TCPソケットを使う

1 準備

• 添付ライブラリの１つとして提供されている、socket の１つのクラス。
  • ドキュメントは 添付ライブラリの net セクション
  • （ドキュメントにあるように）先頭部にrequire式が必要
    • ケースにご注意
      （TCPは略語なので大文字、
      Socketが１つの単語なので先頭が大文字）
• 今日使う TCPSocketは、右図のクラス階層構造に位置する（右下のほう）。
  • IO クラスのサブクラスであり、IO#puts, IO#gets などを継承して使うことになる、 という（オブジェクト指向の）原理を確認しておこう。
• open（newでもいいが一般にはopenが使われる）特異メソッドの 必須の引数は（File.openの時とは違い）２つ（次項で解説する）

2 ネットワークの基礎の基礎

• 用語の整理
  • 今般、HTTPという用語が出てくるが、この単語は以下の３つの場面で使われるので、その意味を区別して認識しておくこと
  1. プロトコル（アプリケーション層）の名称としての HTTP
  2. URLのスキーム名（ :// の左側）
  3. サービス名（ポート番号に対応する）

1. TCP/IPについて：
   • TCP/IPは プロトコルスイートの１つ
   • で、かつ、現在最も普及しているもの。
   • 普及の理由はインターネットとともに広がったこと。
   • （他にも右図のようにいくつかのプロトコルスイートが存在するが）
   • なおこの名称は、TCP/IPを構成する多数の規約のうち最も重要な役割を果たす 2つのプロトコルの名前をつないだもので、
     テイィーピーアイピーと読む（スラッシュは読まない）ことが多い。
   • いわば TCP と IP と その仲間たち、というような命名 （海外の会社名でそのような命名の企業が散見される。 有名なところではティファニーや P&Gなどがある）。
2. 階層構造：
   • TCP/IPは４層（右下図のような説明図が多数ネットにあり、解説もされているので、眺めておいて下さい）
   • OSI参照モデルでは７層構造が示されるが、TCP/IPはそれを若干簡略化した形で実現している。
3. ソケットとは：
   • 通信の末端（両端）で働くソフトウェア部品
     • 元来の意味は、何かを差し込める凹部のあるもの（蝋燭の土台など）、そこから転じて、ソケットレンチ、水道管の継ぎ手などにも使われ、
     • 電気回路部品のイメージから通信のための端子をソケットと呼ぶようになったようだ。
   • IPソケット UDPソケット TCPソケットなどがある
     • IPとUDPはデータグラムサービス（コネクションレス）、
     • TCPはストリームサービス（コネクション）
4. TCPの特徴：
   • 一旦コネクションを確立すると（開放されるまで）
     相手のアドレス等を意識することなく データをたれ流しで
     送受信（双方向に）行うことができる
   • 確認応答や再送を内部で行っており信頼性が高い
     （とは言えネットの切断や著しい混雑の際は切れることもある）
   • 以上の特徴によりプログラム上はファイルや標準入出力と 同等に読み書きができる
5. 接続を識別するための４つの必須項目：

   • 端点それぞれについて

     • IPアドレス（またはそれに変換可能なドメイン名）
       (プログラムでは host と表記されることもある)
     • ポート番号（またはそれに変換可能なサービス名）

   • ただし、プログラム上は、通信の相手方の IPアドレス+ポート を指定すればいい
     （こちら側のIPアドレスはすでに定まっており、ポート番号は OSにより自動的に（空いている番号が）付与される）

   • 確認方法（の１つとして）：
     コマンドプロンプトで以下のコマンドを（随時）試してみて下さい
     

     netstat の出力は
     内部アドレス（左） 外部アドレス（右） ともに
     IPアドレス ： ポート番号
     か
     ドメイン名 ： サービス名
     の形になっています

     netstat
     netstat -n

6. ドメイン名とIPアドレスの関係：

   • やはりコマンドプロンプトで以下のコマンドに、 WebのURLでよく見られるドメイン名を与えてみる

     nslookup  www.nagano.ac.jp
     nslookup  www.google.co.jp

   • ドメイン名は、以下の例で太字で示した箇所でよく使われる

     URL中で http://nan.to.ka/file/file

     メールアドレスで daresore@nan.to.ka

   • なお、URLの、ドメイン名が入る場所に、ドメイン名の代わりに それに相当するIPアドレスを書いてアクセスしても、 同じWebページが表示されることが多い（サーバの設定によってはアクセス できない場合もあるが）。

7. ポート番号とは：
   • 右図のように、一台のコンピュータ（サーバでもクライアントでも）では 複数のネットワークプログラムが同時に稼働するのが普通である
   • 外部からネットワークを通じて（図の下から）到来した通信内容は、IPアドレスで 識別されてこのコンピュータに届く、が、
   • 具体的にどのプロムに届く3 ：
   • 外部からのリクエストを受け付けるサーバプログラムでは、定められたポート番号を 使うことになっている。
   • ウエルノウンサービスを確認されたし
     • なお、windows内部では、システムファイルを参照している。
   • ただし自分のPCが全部を識別している訳ではない

3 TCPSocketの簡単なプログラム例

以下の例(ここにも置いてある)で、ブロックの中が通信内容となる。

require 'socket'
host='www2.nagano.ac.jp'
port='http'
resource='/hiraoka/'
TCPSocket.open(host,port) do |s|
   s.puts "GET #{resource} HTTP/1.0" ; s.puts
   puts s.gets(nil)
end

• なお、古いソースファイルがこのリンク先に残っていました（このファイル httpGet0.rb）。 この古いソースでは大学のオフィシャルWebページのサーバにHTTPでアクセスを試みていて、エラーになります。このエラーになる現実も、試してみておいて下さい。

補足１

この例（前回のファイル入出力のときも同様）で 関数（メソッド）puts, gets は

• レシーバなしの、関数呼出の形 puts, gets
• f などの変数（に保持されたオブジェクト）をレシーバとして、f.puts, f.gets などの形でのメソッド呼出

の２つの形で出現している。

補足２

• ブロックつきopen（関数またはメソッド）のブロック変数として指定した（ここでは）f は ブロックの中でだけ有効で、TCPSocketに関しては、このfが ソケットを意味している。

• この例ではHTTPによる通信を行っており、

  • HTTPが単純なプロトコルであるため、まずリクエストを送信し、
  • 次にその応答を受信する、という単純な流れのプログラムで、 通信が可能になっている。

• 複雑なプロトコルでは、

  • 送受信が順次交替
  • 送信と受信が同時並行で行われる

  のいずれかの方法で送受信が継続的に行われ、

  • 相手の応答をを見て当方の挙動や次の通信内容が変化するような 複雑な情報交換（セッションと呼ばれる）が行われている

  （が、今日は複雑なプログラムは作らない）