Informatika-Osnove mrežnog programiranja-

Izv. prof. dr. sc. Marija Seder

Sadržaj IP adrese, portovi i socket-i za stvaranje

jednostavnih klijent-poslužitelj aplikacija na mreži

Aplikacija klijent-poslužitelj koja javlja vrijeme spajanja na poslužitelj● izvedba s TCP protokolom● izvedba s UDP protokolom

Aplikacija za chat između klijenta i poslužitelja● izvedba s UDP protokolom

2

Mreže, klijenti i poslužitelji Klijenti i poslužitelji su aplikacije ili procesi koji

se izvode lokalno na jednom računalu ili udaljeno kroz mrežu računala

Resursi zahtjevani za ovakav tip aplikacije su: IP adrese Socket-i

3

Mreže, klijenti i poslužitelji Svako računalo na mreži ima jedinstvenu IP

adresu koja omogućava drugim računalima da ga pronađu

Poslužitelji i klijenti komuniciraju na mreži putem socket-a

Klijenti i poslužitelji komuniciraju slanjem i primanjem stringova kroz svoje socket veze

Poslužitelj može prihvaćati i obrađivati nekoliko klijenata istovremeno tako što svakome klijentu pridružuje posebnu dretvu

4

IP adrese Računalo na mreži ima jedinstveni identifikator

koji se zove IP adresa (IP: Internet Protocol) Može se specificirati kao IP broj

Format: a.b.c.d (a,b,c,d su brojevi od 0 do 255) Primjer: 137.112.194.77

Može se specificirati kao IP ime Primjer: ivan-laptop

Pythonov modul socket sadrži dvije funkcije koje mogu doći do informacije o IP adresi

gethostname() gethostbyname(imeIP)gethostbyname(gethostname()) - skraćeno

5

IP adrese – naredbe iz modula socket gethostname() – vraća IP ime host računala na kojem

se vrti Python (naše računalo, računalo domaćin), a javlja grešku (exception) ako IP adresa nije konfigurirana

gethostbyname(imeIP) – vraća IP broj računala koje ima IP ime imeIP, a javlja grešku (exception) ako IP ime nije prepoznato ili pronađeno

u slučaju greške nekad ne želimo prekinuti izvođenje programa – tada koristimo naredbe try i except:

try:naredba

except ImeGreske:naredba, npr ispis u slučaju greške

6

IP adrese – primjeri >>> from socket import *>>> gethostname()'marija-Latitude-7490'>>> gethostbyname('marija-Latitude-7490')'192.168.1.4'>>> gethostbyname(gethostname())'192.168.1.4'>>> gethostbyname('www.google.com')'172.217.18.4'

7

IP adrese – primjeri (nastavak) >>> gethostbyname('marija')

Traceback (most recent call last): File "<pyshell#3>", line 1, in <module> gethostbyname('marija')gaierror: [Errno -5] No address associated with hostnametry:

gethostbyname('marija')except gaierror:

print 'ne postoji racunalo'

ne postoji racunalo

8

Portovi, poslužitelji i klijenti Klijenti se povezuju na poslužitelje preko portova Portovi služe kao kanali kroz koji nekoliko klijenata

mogu razmijeniti podatke s istim poslužiteljem ili s više poslužitelja

Uobičajeno je označen brojevima Neki portovi su posvećeni posebnim serverima ili

zadacima Primjer: 13 za server za dan/vrijeme ili 80 za Web server

Većina računala ima stotine ili čak tisuću slobodnih portova za korištenje bilo koje mrežne aplikacije - brojevi su od 0 do 65535

9

Socket-i Socket: objekt koji služi kao komunikacijska

veza između poslužiteljskog procesa i klijentskog procesa Može stvoriti/otvoriti nekoliko socket-a na istom

portu

10

Socket-i: primjer klijentTCPweb.py

11

Ovaj primjer stvara socket sa sljedećim svojstvima: Familija adresa: AF_INET znači IP verzija 4 ili IPv4 Tip veze SOCK_STREAM znači TCP protokol Tip veze SOCK_DGRAM znači UDP protokol defaultni je TCP - može se pisati bez argumenata

#Primjer socket klijenta u pythonufrom socket import * #za socketeimport sys #za exit#stvori AF_INET, STREAM socket (TCP) – to je default!#s = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)s = socket()print 'Socket je stvoren'

Socket-i: primjer klijentTCPweb.py

12

Sljedeći korak je spojiti se na neki poslužitelj koristeći ovaj socket – pokušajmo na google! trebamo IP ime ili adresu i broj porta – u pythonu

je to jednostavno broj porta za google je 80 (i većinu web

poslužitelja)from socket import * #za socketeimport sys #za exit#stvori AF_INET, STREAM socket (TCP)s = socket()print 'Socket je stvoren' host = 'www.google.com'port = 80

Socket-i: primjer klijentTCPweb.py

13

ako nema konekcije želimo ispisati grešku i prekinuti klijentsku aplikaciju

...try:#Spajamo se na udaljeni server

s.connect((host , port))except error, msg: print 'Vezanje nije uspjelo. Kod greske: ',msg sys.exit()print 'Socket connect uspio'

Socket-i: primjer klijentTCPweb.py

14

Objašnjenje connect-a: Tip veze: SOCK_STREAM ili TCP stvara socket kao

cijev kroz koju teku podaci određenim redoslijedom. Moguće je stvoriti više takvih konekcija koje su samostalne, odnosno svaka ima svoju komunikaciju neovisnu o drugima.

Postoje drugi tipovi veze: SOCK_DGRAM ili UDP, koji nema koncept konekcije, odnosno podaci se šalju prema svima i primaju od svih bez provjera od koga je podatak došao.

Socket-i: primjer klijentTCPweb.py

15

Slanje i primanje podataka: funkcija send šalje podatak na poslužitelj kao string funkcija recv prima podatak s poslužitelja

Slanje podatka – u primjeru se šalje poruka koja je http naredba za dohvat stranice - GET

Primanje odgovora sa poslužitelja na naredbu GET

Socket-i: primjer klijentTCPweb.py

16

Slanje i primanje podataka (nastavak)...#Posaljimo podatke na udaljeni serverporuka = "GET / HTTP/1.0\r\n\r\n" s.send(poruka)

#primanje podatka u while petlji da dohvatimo svewhile 1:

odgovor = s.recv(1000) print odgovor

if not odgovor:break;

s.close()

Socket-i: primjer klijentTCPweb.py

17

Primjer ispisa za host webcode.me:HTTP/1.1 200 OKServer: nginx/1.6.2Date: Sun, 15 Dec 2019 20:37:43 GMTContent-Type: text/htmlContent-Length: 348Last-Modified: Sat, 20 Jul 2019 11:49:25 GMTConnection: closeETag: "5d32ffc5-15c"Access-Control-Allow-Origin: *Accept-Ranges: bytes

<!DOCTYPE html><html lang="en"><head> <meta charset="UTF-8"> <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0"> <title>My html page</title></head><body>

<p> Today is a beautiful day. We go swimming and fishing. </p> <p> Hello there. How are you? </p> </body></html>

Socket-i: primjer klijentTCPweb.py

18

Zaključak: naučili smo stvoriti socket s TCP protokolom spojiti se na udaljeni poslužitelj poslati neki podatak primiti odgovor

Korisno je znati da web preglednik također radi istu stvar kada otvorimo www.google.com – ovu stranu socket aktivnosti predstavlja KLIJENT Klijent je sustav koji se spaja na udaljeni sustav i

dohvaća podatke s njega POSLUŽITELJ predstavlja socket aktivnost na suprotnoj

strani – u ovom slučaju udaljeno računalo www.google.com Poslužitelj je sustav koji pomoću socketa prihvaća

dolazeće konekcije i omogućava im pristup podacima

Socket-i: primjer klijentUDPweb.py

19

Sljedeći primjer je spojiti se na neki poslužitelj koji podržava UDP protokol – pokušajmo na QOTD poslužitelj (Quote of the Day)

Slanje i primanje podataka UDP-om: funkcija sendto šalje podatak na poslužitelj kao

string funkcija recvfrom prima podatak s poslužitelja kao

string Slanje podatka – u primjeru se šalje prazna

poruka (string) koja je naredba za dohvat citata

Primanje odgovora sa poslužitelja

Socket-i: primjer klijentUDPweb.py

20

trebamo IP ime ili adresu i broj porta – djxmmx.net, port 17 QOTD poslužitelj odgovara na praznu poruku od klijenta

from socket import * #za sockete#stvori AF_INET, DGRAM socket (UDP)s = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)print 'Socket je stvoren' host = 'djxmmx.net'port = 17poruka = '' #prazna porukas.sendto(poruka,(host,port))povrat, adresa=s.recvfrom(1000)print povratprint adresas.close()

Socket-i: primjer klijentUDPweb.py

21

Objašnjenje UDP-a: Za razliku od TCP-a ne treba connect Zahtjev za porukom od poslužitelja se radi funkcijom

sendto u kojoj se navodi adresa i port poslužitelja Poslužitelj vraća odgovor klijentu koji je poslao zahtjev

(poruku). Klijent prima odgovor funkcijom recvfrom koja vraća i adresu poslužitelja koji je poslao podatak

============ RESTART:klijentUDPweb.py ==============Socket je stvoren"My spelling is Wobbly. It's good spelling but it Wobbles, and the letters get in the wrong places." A. A. Milne (1882-1958)('23.28.179.206', 17)

Programiranje poslužitelja

22

Poslužitelj na TCP protokolu radi sljedeće: otvara socket veže se na adresu i port (bind) osluškuje nadolazeće konekcije (listen) prihvaća konekcije (accept) čita/šalje podatke

Poslužitelj na UDP protokolu radi sljedeće: otvara socket veže se na adresu i port (bind) čita/šalje podatke

Programiranje TCP poslužitelja

23

Vezanje na adresu i port – funkcija bind Osluškivanje konekcija – funkcija listen: broj u zagradi

označuje koliko konekcija će čekati ako je poslužitelj zauzet: npr ako 10 konekcija čeka, 11-ta će biti odbačena

Prihvaćanje konekcija – funkcija accept... host = '' # simbolicko ime koje znaci sva moguca sucelja - prihvaćanje svih adresaport = 8888 # proizvoljni neprivilegirani ports = socket()print 'TCP Socket stvoren's.bind((host, port))s.listen(10)#cekanje konekcije – blokiranje narednih naredbiklijent, adresa = s.accept()#ispisi informacije o klijentuprint 'Spojen s', adresa

Poslužiteljska TCP skripta dan/vrijeme Možemo napisati poslužiteljsku skriptu

dan/vrijeme u Pythonu koji će obrađivati zahtjeve od više klijenata

Osnovni niz operacija poslužiteljske skripte dan/vrijeme je:

Stvoriti socket i otvoriti ga na portu 12345While True:

Čekati da se klijent spojiKad se uspostavi veza:1. poslati vrijeme klijentu2. primiti poruku od klijenta3. zatvoriti konekciju s klijentom

24

Poslužiteljska TCP skripta dan/vrijeme#servervrijeme.pyfrom socket import *from time import ctime

host = ''port = 12345 # rezerviramo ports = socket() # stvorimo socket objekts.bind((host, port))s.listen(10)

while True: print 'Cekam spajanje klijenta ...' klijent, adresa = s.accept() print '... spojen klijent s adrese', adresa klijent.send(ctime() + '\nUgodan dan!') poruka=klijent.recv(1000) print adresa,poruka klijent.close()

25

Poslužiteljska TCP skripta dan/vrijeme

26

Pokrenemo skriptu iz idle-a: u idle-u pritiskom na run module (F5)

dobit ćemo ispis:

>>> =======================RESTART========================>>> Cekam spajanje klijenta ...

Klijentska TCP skripta dan/vrijeme

27

Klijentsku skriptu moramo pokrenuti u novom idle prozoru: desni klik miša na datoteku klijentvrijeme.py i open with idle run (F5) Bitno je saznati adresu poslužitelja - na strani poslužitelja upišite

gethostbyname(gethostname())#klijentvrijeme.pyfrom socket import *import syss = socket() # stvorimo socket objekthost = '192.168.1.4' # ovdje stavimo adresu poslužiteljaport = 12345 # port poslužiteljatry: s.connect((host,port))except error, msg: print 'Vezanje nije uspjelo. Kod greske: ',msg sys.exit()print s.recv(1024) # dohvatimo poruku s poslužiteljaporuka=raw_input('unesi poruku: ')s.send(poruka) # pošaljimo poruku poslužiteljus.close() # zatvorimo socket kada smo gotovi

Klijentska TCP skripta – pokretanje

28

Klijentsku skriptu moramo pokrenuti bez prekidanja poslužiteljske skripte: u novom idle-u F5 nakon toga pogledati idle-ov prozor gdje smo pozvali

servervrijeme.py

Mon Dec 16 11:25:31 2019Ugodan dan!unesi poruku: bok!

Cekam spajanje klijenta ...... spojen klijent adrese ('192.168.1.4', 45276)('192.168.1.4', 45276) bok!Cekam spajanje klijenta ...

klijentvrijeme.py

servervrijeme.py

Primjer TCP skripti dan/vrijeme Zaključak: Mora se uspostaviti konekcija (connect)

između klijenta i poslužitelja Možemo napraviti test istovremenog spajanja

više klijenata (otvorimo još jedan idle prozor s klijentskom skriptom): poslužiteljska skripta dan/vrijeme obrađuje redom zahtjeve od više klijenata međutim ne istovremeno

Napomena: za naprednije korištenje istovremenog spajanja više klijenata u TCP protokolu koriste se dretve (thread)

29

Programiranje UDP poslužitelja

30

UDP poslužitelj prihvaća poruke od bilo kojeg klijenta i stoga ne koristi funkcije listen i accept već samo vezanje na adresu i port – funkcija bind te funkciju recvfrom koja osluškuje sve poruke na stvorenom socketu

... host = '' # simbolicko ime koje znaci sva moguca sucelja - prihvaćanje svih adresaport = 8888 # proizvoljni neprivilegirani ports = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)print 'UDP Socket stvoren's.bind((host, port))#cekanje podataka na stvorenom socketu – blokiranje narednih naredbipodaci, adresa = s.recvfrom(1024)#ispis informacije o klijentu koji je poslao podatakprint 'klijent s adrese',adresa,'poslao poruku: ', podaci

Poslužiteljska UDP skripta dan/vrijeme Modificirajmo poslužiteljsku skriptu

dan/vrijeme na UDP protokol Kad klijent pošalje poruku poslužitelju,

poslužitelj ju treba vratiti s porukom o vremenu

Stvoriti socket i otvoriti ga na portu 8885While True:

Čekati da klijent pošalje porukuVratiti tu poruku plus vrijeme klijentu

31

Poslužiteljska UDP skripta dan/vrijeme#servervrijemeUDP.pyfrom socket import *from time import ctime

host = ''port = 8885 # rezerviramo port

s = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM) # UDP socket objekts.bind((host, port))

while True: print 'Cekam poruku od klijenta ...' data, adresa = s.recvfrom(1024) print 'klijent s adrese',adresa,'poslao poruku: ',data s.sendto(ctime() + ': ' + data, adresa)

32

Poslužiteljska UDP skripta dan/vrijeme

33

Pokrenemo skriptu iz idle-a: u idle-u pritiskom na run module (F5)

dobit ćemo ispis:

>>> =======================RESTART========================>>> Cekam poruku od klijenta ...

Klijentska UDP skripta dan/vrijeme

34

Klijentsku skriptu za UDP protokol moramo pripremiti u novom idle prozoru: desni klik miša na datoteku klijentvrijeme.py i open with idle run (F5) Bitno je saznati adresu poslužitelja - na strani poslužitelja upišite

gethostbyname(gethostname())

#klijentvrijemeUDP.pyfrom socket import *s = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM) # UDP socket objekthost = '192.168.1.4' # ovdje stavimo adresu poslužiteljaport = 8885 # port poslužiteljaporuka = raw_input('unesi poruku: ')s.sendto(poruka,(host, port))odgovor,adresa=s.recvfrom(1024) # dohvatimo porukuprint odgovorprint adresa # i adresu poslužiteljas.close() # zatvorimo socket kada smo gotovi

Klijentska UDP skripta – pokretanje

35

Klijentsku skriptu moramo pokrenuti bez prekidanja poslužiteljske skripte: u novom idle-u F5 nakon toga pogledati idle-ov prozor gdje smo pozvali

servervrijeme.py

unesi poruku: bokMon Dec 16 12:19:15 2019: bok('192.168.1.4', 8885)

Cekam poruku od klijenta ...klijent s adrese ('192.168.1.4', 36563) poslao poruku: bokCekam poruku od klijenta ...

klijentvrijemeUDP.py

servervrijemeUDP.py

Primjer UDP skripti dan/vrijeme Zaključak: Ne mora se uspostaviti konekcija između klijenta i

poslužitelja već poslužitelj osluškuje poruke na zadanom portu

Svaka primljena poruka ima i informaciju o adresi klijenta

Možemo napraviti test chat aplikacije - slanje poruka s klijenta u beskonačnoj petlji i spajanje više klijenata istovremeno na jedan poslužitelj!

36

Chat aplikacija klijent - poslužiteljZadatak: Napraviti aplikaciju klijent - poslužitelj koja će

omogućiti razgovor između klijenta i poslužitelja koristeći UDP protokol

Naputak: postojeću skriptu poslužitelja proširite s upisom poruke, a skriptu klijenta proširite s beskonačnom petljom unosa poruka sve dok se ne upiše prazna poruka (pritiskom na enter)

37

Poslužiteljska UDP skripta za chat#serverchatUDP.pyfrom socket import *from time import ctime

host = ''port = 8885 # rezerviramo port

s = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM) # UDP socket objekts.bind((host, port))

while True: print 'Cekam poruku od klijenta ...' data, adresa = s.recvfrom(1024) print 'klijent s adrese',adresa,'poslao poruku: ',data poruka=raw_input('upisi poruku: ') s.sendto(ctime() + ': ' + data + ', '+poruka, adresa)

38

Klijentska UDP skripta za chat#klijentchatUDP.pyfrom socket import *

host='192.168.1.4' # ovdje stavimo adresu poslužiteljaport=8885 # port poslužitelja

s=socket(AF_INET, SOCK_DGRAM) # UDP socket objekt

while 1: # beskonačna petlja slanja i primanja poruka poruka = raw_input('unesi poruku: ') s.sendto(poruka,(host,port)) odgovor,adresa=s.recvfrom(1024) print odgovor print adresa if not odgovor or not poruka:# ako je upisan enter print 'prazna poruka, odspajam se' breaks.close()

39

Chat aplikacija klijent - poslužiteljZaključak: Poslužitelj prima poruke od klijenta i šalje poruku

klijentu koji mu je poslao poruku Moguće je pokrenuti više klijenata istovremeno

(otvorite dodatni idle prozor i pokrenite još jednog klijenta) koji će naizmjence razmjenjivati poruke s poslužiteljem

40