Protocolos, qué son?

 En el pasado (y en el presente también) siempre he querido incluir en el contenido de la materia de estructura de datos la posibilidad de hacer un práctico que tenga que ver con redes. Este breve artículo trata de cómo se pueden conectar dos computadoras en red y de las bases por las cuales tenemos protocolos. Veremos:

• Significado de las direcciones IP y conceptos muy básicos de redes
• Cómo usar sockets para abrir canales de comnicación entre dos computadoras
• Concepto de un protocolo y de cómo podemos usar uno para hacer un chat básico

Conceptos básicos de redes

Si eres de sistemas o te interesan las computadoras pues probablemnte el concepto de conectar dos computadoras en la red parece algo tan sencillo como respirar. Sin embargo, hasta mediados de los 90 era algo que: 1) era complejo; 2) tenía atisbos de magia negra. Por suerte con el tiempo esto se ha ido masificando y ahora es algo muy sencillo.

Para poder conectarnos con otra computadora debemos conocer la dirección y el puerto de esa otra computadora. Las direcciones vienen en forma de 4 grupos de números de 0 a 255, a esto se llama una dirección IP; e.g. 158.29.46.23. El problema es que es muy dificil aprenderse de memoria estos números. Por ello nos inventamos el DNS (Domain Name Service); esta es una base de datos distribuida entre basicamente todos los dispositivos que están conectados que mapea una dirección IP contra un nombre que sea más fácil de acordarse.

Entonces, si tratamos de hacer contacto con el servidor www.google.com lo hacemos desde la línea de comando de la siguiente manera:

Así se puede ver que mapea el nombre www.google.com con la dirección IP (Internet Protocol) 142.250.0.104. 

El dato que nos falta es saber cual es el puerto al cual nos conectamos. El puerto es un número del 1 al 65535. Y en general se puede utilizar cualquier puerto desde el 2048 (los anteriores están siendo utilizados por protocolos estándar).

https://www.google.com

Esta dirección tiene la IP (como ya hemos visto) y también tiene el puerto que está dado por el término https. Por defecto, para el protocolo HTTPS, el puerto es 443.

Programación de conexión con Sockets en Java

Los sockets nos permiten abrir canales de comunicación de bajo nivel con otras computadoras. Depende de si queremos esperar una conexión o si queremos conectarnos:

• SocketServer: Es un objeto que nos permite esperar por una conexión. Cuando alguien se conecta al puerto que está escuchando el objeto, entonces nos devuelve un socket.
• Socket: Es un objeto que tiene dos canales, uno de entrada y otro de salida. Sobre uno de ellos leemos lo que nos envía la otra computadora conectada; y sobre el otro podemos escribir lo que querramos a la otra computadora.

En esta ocasión vamos a transformar nuestro canal de entrada y salida del socket (que son básicamente dos streams) a objetos decorados que nos permiten escribir texto con un salto de línea al final.

    ServerSocket srv = new ServerSocket(4949);
    Socket sck = srv.accept();

    PrintWriter out = new PrintWriter( sck.getOutputStream());
    InputStreamReader reader = new InputStreamReader(sck.getInputStream());
    BufferedReader in = new BufferedReader(reader);

    String nombre = in.readLine();
    System.out.println(" --LLEGA-- " + nombre);
    out.println("Hola, como estas " + nombre);
    out.flush();
    System.out.println(" --VA-- Hola, como estas " + nombre);
    sck.close();
    srv.close();  

Protocolo

Finalmente llegamos al punto que queríamos llegar, qué es un protocolo. Cuando se conectan dos computadoras, se tienen que poner de acuerdo cuales son los comandos y los tipos de mensajes que se pueden intercambiar entre las dos.

Si quisiéramos hacer un simple chat, el protocolo más simple que se nos puede ocurrir es que cada vez que queremos enviar un mensaje a la otra computadora enviamos el texto:

  MSG texto cualquiera  

Mientras las dos computadoras estan conectadas se están enviando mensajes con ese comando. Cuando una de las dos desea cortar la comunicación entonces puede enviar el mensaje:

  EXIT  

Nuestro protocolo consiste de dos comandos MSG y EXIT. El primero acepta un argument que es justamente el mensaje a enviar y el segundo es sin argumentos.

En el caso de que necesitemos que mensajes sean enviados de una computadora a otra y no tenemos un protocolo oficial, nosotros debemos crear ese protocolo y darle reglas de negocio a cada uno de los comandos que aceptemos en el protocolo.