Lập Trình Socket Cơ Bản Với TCP/IP Trong Java

[phanhao]

​

Socket được biết đến là cánh cửa giao tiếp giữa hai tiến trình ứng dụng. Socket hỗ trợ nhiều ngôn ngữ (C, java, perl, python,…) cũng như nhiều platform (*nix, Windows,…). Socket được viết bằng các ngôn ngữ khác nhau và chạy trên bất kỳ platform nào đều có thể giao tiếp với nhau. Trong bài viết này mình gửi đến các bạn khái niệm cơ bản về Socket cũng như cách lập trình Socket với các loại giao thức.

1. Tổng quan về Socket

Trong hệ thống mạng máy tính tồn tại những mô hình tham chiếu có kiến trúc phần tầng (OSI, TCP/IP…) nhằm hỗ trợ chức năng trao đôi thông tin giữa các ứng dụng ở nhiều máy tính khác nhau.

Dữ liệu bên gửi sẽ được đóng gói (Encapsulation) từ tầng trên đến tầng cuối là tầng vật lí (Physical Layer), sau đó nhờ tầng vật lí này chuyển dữ liệu đến tầng vật lí máy bên nhận, bên nhận tiến hành giải mã (decapsulation) gói dữ kiện từ tầng dưới lên tầng trên cùng, là tầng ứng dụng (application layer).

Ở đây, Socket chính là cửa giao tiếp giữa tầng ứng dụng và tầng giao vận (Transport layer). Nói cách khác, Socket là giao diện do ứng dụng tạo ra trên máy trạm, quản lí bởi hệ điều hành qua đó các ứng dụng có thể gửi/nhận thông điệp đến/từ các ứng dụng khác. Ở đó, Socket sẽ được ràng buộc với một mã số cổng (Port Number) để giúp tầng giao vận định danh được ứng dụng nhận/gửi thông điệp.

Các bạn có thể thấy ở hình ảnh trên, tầng giao vận có 2 phương thức là TCP (Ttransmission Control Protocol) và UDP (User Datagram Protocol), như vậy socket cơ bản là có 2 loại: Stream Socket sử dụng TCP truyền dòng bytes và Datagram Socket dử dụng UDP truyền gói tin. Với ngôn ngữ lập trình Java, chúng ta được cung cấp 3 loại khác nhau của sockets:

1. Stream Socket (TCP) : Tạo luồng dữ liệu hai chiều, đáng tin cậy, có trình tự và không trùng lặp, dữ liệu chỉ được gửi/nhận khi có đã có liên kết. Dùng với Socket Class của java.
2. Datagram Socket (UDP): Có thể nhận dữ liệu không theo tình tự, trùng lặp. Dùng với DatagramSocket Class.
3. Multicast Socket : cho phép dữ liệu được gửi đến nhiều bên nhận một lúc. Dùng với DatagramSocket Class.

Socket được hỗ trợ trên nhiều ngôn ngữ như C, Java, Pearl, Python,…. Sau đây là một ví dụ lập tình socket với Java.

2. Lập trình TCP Socket với Java

Trong bài viết này mình sẽ nói về lập trình Socket sử dụng TCP.

Đúng như tính chất của TCP chúng ta cần có liên kết 2 chiều trước khi server và client có thể trao đổi thông điệp với nhau.

Ban đầu, phía server tạo Socket được ràng buộc với một cổng (port number) để chờ nhận yêu cầu từ phía client.

Tiếp đến phía client yêu cầu server bằng cách tạo một Socket TCP trên máy kèm với địa chỉ IP và port number của tiến tình tương ứng trên máy server. Khi client tạo Socket, client TCP tạo liên kết với server TCP và chờ chấp nhận kết nối từ server.

TCP cung cấp dịch vụ truyền dòng tin cậy và có thứ tự giữa client và server, giữa máy chủ và máy nhận chỉ có 1 địa chỉ IP duy nhất. Thêm vào đó, mỗi thông điệp truyền đi đều có xác nhận trả về.

Sau đây là một ví dụ ứng dụng đơn giản về lập trình TCP Socket với Java.

Miêu tả ứng dụng:

• Client đọc dòng văn bản nhập từ bàn phím người dùng , gửi tới server qua Socket
• Server đọc các dòng văn bản gửi từ Socket
• Server sẽ chuyển lại dòng văn bản kèm theo “Server accepted” tới phía client qua Socket
• Client đọc dòng văn bản từ socket và in ra dòng văn bản nhận được từ server

Chúng ta có thể thấy rằng mỗi phía server và client đều có 2 luồng dữ liệu, một luồng ra Socket để gửi thông điệp và một luồng vào từ Socket để nhận thông điệp, như vậy với mỗi bên mình có hai biến input và output (inFromServer, outToServer và inFromClient, outToClient).