Взаимодействие процессов при помощи ТСР-сокетов

Как мы отмечали в разделе «Принципы работы протоколов прикладного уровня», процессы, выполняющиеся на разных вычислительных машинах, взаимодействуют друг с другом при помощи сообщений, посылаемых через сокеты. Мы представили процессы в виде домов, а сокеты — в виде дверей. Как показано на рис. 2.18, сокет является дверью между процессом и протоколом TCP. Разработчик приложения полностью контролирует ту часть сокета, которая относится к прикладному уровню, почти не имея возможности воздействовать на «транспортную» часть (за исключением задания нескольких параметров протокола TCP, таких как максимальный размер буфера и сегмента).

Теперь рассмотрим процесс взаимодействия клиентской и серверной программ более подробно. В функции клиента входит инициирование соединения с сервером, а сервер должен быть готовым к установлению соединения. Это означает, что, во-первых, программа-сервер должна быть запущена раньше, чем клиент сделает попытку установить соединение, и, во-вторых, что сервер должен располагать со-кетом, с помощью которого устанавливается соединение.

Когда серверный процесс запущен, клиент может инициировать установку ТСР-соединения с сервером. Первым действием клиентской программы является создание сокета, при этом программа указывает адрес серверного процесса, состоящий из IP-адреса и номера порта процесса. После создания сокета клиентская сторона протокола TCP осуществляет процедуру тройного рукопожатия с сервером, оканчивающуюся установлением соединения. Заметим, что процедура рукопожатия никак не сказывается на работе приложения.

В ходе тройного рукопожатия клиентский процесс стучит во входную дверь серверного процесса. Когда сервер слышит стук, он создает новую дверь (то есть новый сокет), относящуюся к текущему клиенту. В примере, который последует ниже, входной дверью является объект ServerSocket с именем welcomeSocket. Когда клиент стучит в эту дверь, вызывается метод accept() объекта welcomeSocket, создающий новую дверь для клиента. По окончании процедуры рукопожатия устанавливается TCP-соединение между сокетом клиента и новым сокетом сервера, который называют сокетом соединения.

С точки зрения приложения TCP-соединение является прямым виртуальным каналом между сокетами соединения клиента и сервера. Клиент может осуществлять передачу любых байтов через свой сокет, при этом протокол TCP гарантиру-ет, что сервер получит эти байты через свой сокет без искажений и в том же порядке, в каком они были переданы. Подобно тому как люди могут входить и выходить через одни и те же двери, клиент и сервер способны с помощью сокетов осуществлять прием и передачу информации. Рисунок 2.19 иллюстрирует сказанное.

Поскольку сокеты играют центральную роль в работе приложений клиент/сервер, разработку таких приложений часто называют программированием сокетов. Перед тем как привести пример первого приложения клиент/сервер, мы бы хотели рассмотреть понятие потока данных. Под потоком данных понимается последовательность символов, передающаяся между двумя процессами. По отношению к процессу выделяют входной и выходной потоки. Входной поток процесса связывается с некоторым входным устройством (клавиатурой, сокетом и т. д.), а выходной поток — с некоторым выходным устройством (монитором, сокетом и т. д.).