Sockets

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Un socket es un concepto de programación implementado dentro de un sistema Operativo (SO), generalmente soportado por un lenguaje de programación de alto nivel (C#, Java, Pyton etc.),
que permite la comunicación entre diferentes procesos. Entendemos por comunicación entre procesos a la tarea de intercambiar información entre diferentes aplicaciones ejecutándose dentro de una misma computadora o en diferentes computadoras.

Un socket emplea el protocolo TCP (Protocolo de control de transmisión) para realizar la conexión y comunicación entre sus terminales; Una terminal es el punto final en la comunicación donde se encuentra ubicado el proceso a conectar.

Los sockets se diseñan bajo una arquitectura conocida como Cliente/Servidor.

 

¿Cuál es la importancia de los sockets?

 

En la actualidad muchas aplicaciones están implementadas usando sockets de forma interna. Por ejemplo: los gestores de bases de datos relacionales, chats, herramientas para el control de versiones, servicios en la nube, e incluso las páginas que solicitamos en el internet se envían y reciben en los browser a través de sockets.
En programación los sockets tienen mucha importancia debido a su uso extendido. A través de ellos y en conjunto con un patrón de diseño podemos implementar un servicio web robusto y extensible, como lo es el caso de un Bróker.

Para simplificar esta lectura haremos referencia a un proceso como una aplicación o programa que se ejecutara en una computadora.

 

Diferencias entre Sockets y Tuberías

 

Una tubería es básicamente un espacio de memoria compartida entre procesos a los cuales se accede de manera ordenada dentro de una misma computadora. Los sockets a diferencia de las tuberías (Pipes) transmiten información sin importar si los procesos en los cuales se alojan se encuentran o no dentro de la misma computadora.

 

Programación de los sockets
Un socket se conecta configurando lo siguiente:

  1. Host: es una dirección única dentro de la red donde se encuentra el proceso a conectar.
  2. Numero de puerto: Número que identifica a la aplicación dentro de una computadora conectada a la red. Dos sockets no pueden enviar o recibir información por el mismo puerto al mismo tiempo dentro de un mismo SO, sin que uno sea Cliente y el otro el Servidor.
  3. Flujo de entrada y salida: mediante estos flujos se puede enviar y recibir información como una secuencia de bytes o caracteres una vez que el socket esté conectado y haya sido abierto.
  4. Bloqueante/No Bloqueante: Los sockets por defecto son bloqueantes, es decir bloquean el proceso donde se encuentran alojados hasta que la información sea enviada o recibida por completo. En muchas ocasiones es posible configurar esta característica, sin embargo esto no garantiza que la información sea enviada o recibida totalmente. Por ejemplo si un socket es configurado para no ser bloqueante e intenta enviar muchos bytes de información. El socket escribirá tantos bytes como le sea posible sin esperar a que toda la información sea transmitida en el flujo de salida y retornara inmediatamente el control al proceso que lo invoco.

 

Proceso para la comunicación entre sockets

Servidor

Un socket que funge como servidor operara de la siguiente manera:

  1. El proceso crea un socket servidor para escuchar en un puerto específico y espera conexiones entrantes de algún socket cliente alojado en algún otro proceso.
  2. Una vez que una conexión haya sido establecida se creara un socket cliente que entablara la comunicación con el socket que solicito la conexión en el otro proceso.
  3. Cuando la comunicación con el socket cliente es finalizada. la conexión es cerrada.
  4. El socket servidor continúa esperando conexiones de otro socket cliente.

Generalmente la espera se realiza dentro de un ciclo infinito.

 

Cliente

 

Un socket cliente funcionara de la siguiente forma:

  1. El proceso crea un socket cliente configurando la dirección IP y el puerto donde el socket server espera por conexiones.
  2. El socket cliente entabla una comunicación con el socket servidor.
  3. Una vez que la comunicación ha finalizado el socket es cerrado.

 

Ejemplo de programación

 

Como un ejemplo para esta lectura crearemos 2 sockets. El primero fungirá como servidor siguiendo los pasos descritos arriba y el segundo fungirá como cliente. El lenguaje de programación elegido será C#. Otros 2 sockets serán programados en JAVA para ilustrar la programación de los sockets como concepto.

 

Los detalles de la implementación de los socket los puede revisar en los códigos adjuntados a esta lectura.

 

Descripción del código del socket servidor:

A continuación describimos los pasos realizados en el código para la comunicación con un socket desde el servidor.

 

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Línea 61: Se crea un objeto del tipo TcpListener el cual acepta conexiones para entablar comunicación con algún otro socket cliente. Este objeto funge como un socket servidor.

Linea 62: Iniciamos el servidor mediante el método Start() para que espere por conexiones entrantes.

Línea 68: Se crea un ciclo infinito para que el servidor pueda esperar por conexiones entrantes.

Línea 71: El servidor podrá recibir conexiones de sockets ubicados en otro proceso mediante el método AcceptSocket().

Línea 72: Recibe algún mensaje del socket con el cual se entablo la comunicación. Observe que por cada conexión entrante se creara un socket para la comunicación.

Línea 73: El mensaje recibido es enviado de vuelta al socket que inicio la conexión convirtiendo el mensaje recibido en mayúsculas.

Línea: 74: Se cierra finalmente la conexión con el socket cliente.

 

Descripción del código del socket cliente:

 

A continuación describimos los pasos realizados en el código para la comunicación con el socket servidor desde el cliente.

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Línea 53: Se crea un socket cliente y se abre la conexión para entablar la conexión con el socket servidor.

Línea 54: Se envía el mensaje “Hello World” al servidor mediante el socket creado.

Línea 55: La respuesta recibida desde el servidor es recibida y almacenada en una cadena de caracteres. En este caso la cadena contendrá la misma frase enviada al servidor solo que en mayúsculas.

Línea 56: Cierra finalmente la conexión con el servidor.

 

El resultado de ejecutar ambos programas seria el siguiente (recuerde ejecutar primero el servidor y después el cliente):

amilcar03

En este link puedes descargar los ejemplos de programación de sockets en lenguaje C# y Java:

http://tinyurl.com/jfnnh55 

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