応用プログラミングex1

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本日のレシピ

1.はじめに：後半の実施方法と評価方法2.ネットワークに関する幾つかの基礎的な事柄3.ネットワークを調べる4.echoクライアント・サーバを動かす

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応用プログラミング

● 到達目標

現実の多様なデータを処理するためのプログラミング作法を修得する。少し大きな規模のプログラムが作成できるようになる。

● 系統的履修

「プログラミングおよび実習 I」の後を継ぎ、プログラミング能力のさらなる強化を目指します。

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応用プログラミング？

● ちゃんと役に立つプログラムへ● ≠ プログラミング学習のためのプログラム● プログラミングを目的から手段へ● 巷のすごそうなプログラムとのギャップを埋める

● 前半の内容で必須となるもの● Python の基礎● 関数、ファイル入出力、文字列の扱い、など

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ネットワークプログラミング● 「スゴそうなプログラムとのギャップを埋め、それなりに高機能で役に立ちそうなプログラム」を個人で作るには何が必要か？

● 既存の関数ライブラリ（API）を使える● 用意された関数の役割は？引数の意味と型は？

● 後半では、毎日使っているが中身は良く知らない & 教職・情報！

「ネットワークプログラミング」

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場所

すべてオンライン(Microsoft Teams)

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基本的に

前半、講義

後半、課題実習（with TA）

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実習課題のチェック● TAがオンラインで提出課題をチェック● 次回実習終了30分前が提出(予約)〆切（7日と60分）

● リモート実習室環境 rp-linux.st を利用

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成績評価● 後半の評価：50+α点

● 実習課題 25点● レポート -10点 ～ 25点+α

「自作した簡易Webサーバの性能を比較・評価する」

● 講義・演習への出欠を成績に加味しない（講義録画もあとから視聴できますし）。

● 科目評価は、前半分と加算して100点超は切り捨て。

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後半でとくに必要なもの

「想像力」 s.connect((HOST,PORT))

send=b'Hello,world'

s.sendall(send)

print('Send',repr(send))

data=s.recv(1024)

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本日のレシピ1.後半の実施方法と評価方法2.ネットワークに関する幾つかの基礎的な事柄3.ネットワークを調べる4. echoクライアント・サーバを動かす

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コンピュータネットワーク● 言葉としてはけっこうアイマイ

● 「コンピュータ」とは？ 計算ができる機械？CPU？● 「ネットワーク」とは？ 繋がる？情報を伝える？

● 情報を伝える？ = 意味・意図を伝える● 送り手と受け手の共通認識が必要● 情報伝達には必ず解釈がつきまとう● Merci ／ Gracias ／ Terima kasih● プロトコル（Protocol）が必要

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ネットワークの基礎概念● プロトコル● TCP/IPプロトコル● （プロトコル階層）● パケット● IPアドレス

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プロトコル● プロトコル = 約束事、（通信）規約

● 情報伝達における曖昧さを無くすための手続き方法● 情報伝達や手続きの方法・通信手順など● 使われる言葉や記号の意味、それの伴う動作など● TCP/IP プロトコル、京都議定書(Kyoto Protocol )

パリ協定(the Paris agreement, 2015)

● この応用プログラミング（後半戦）では、

TCP/IP プロトコルを用いたネットワークプログラミング

を扱う。

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TCP/IP プロトコル● Transmission Control Protocol / InternetProtocol

● TCP/IP プロトコル・スイート● TCP, UDP / IP, ICMP, ARP / RIP, OSPF, BGP /HTTP, SMTP, FTP, TELNET, SNMP,...

● TCP/IP ≒ インターネットのプロトコル● 誰が決めているのか？

● IETF (Internet Engineering Task Force) による、RFC (Request For Comments) という仕様書

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プロトコル階層アプリケーション層HTTP, SMTP, POP

トランスポート層TCP, UDP

ネットワーク層IP, ARP

データリンク層Ethernet, PPP

物理層

ケーブル、光ファイバ

プロトコルに従った

送信データをTCPに渡す

データをパケットに分割

して番号付けする

パケットに送信先の

アドレスを付ける

ハードウェアに合わせて

パケットを渡す

パケットのデータが

電気信号などで送信

プロトコルに従って

受け取ったデータを処理

パケットを順番に並べて

データを再構成する

パケットが壊れてないか？

自分宛のパケットか？

パケットの種類を確認して

プロトコルに渡す

電気信号などで

データを受け取る

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郵便プロトコルアプリケーション層HTTP, SMTP, POP

トランスポート層TCP, UDP

ネットワーク層IP, ARP

データリンク層Ethernet, PPP

物理層

ケーブル、光ファイバ

「送り手」

郵便番号と宛名を書いてポストに投函する

「集配人」

ポストから集めて集配局へ

「集配局」

郵便番号で仕分け

「集配局配送」

仕分けごと梱包して

貨物に渡す

「輸送」

発送

「受け手」

⾃宅ポストで受け取る

「集配人」

集配局から受取人ポストへ

「集配局」

郵便番号で仕分け

「集配局配送」

貨物から受け取って仕分けへ

「輸送」

荷受け

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IPアドレス● IPでネットワーク機器を一意に判別する番号

● IPv4: 32bits 232 = 4294967296● IPv6: 128bits 2128 = 340282366920938463463374607431768211456 (6.8e+17/mm2)

● ICANN, JPNIC● ドット付き10進表記 (dotted decimal notation)● ネットワーク部・ホスト部・サブネットマスク

10000101.01010011.01010000.00000001

133.83.80.1

255.255.255.128

11111111.11111111.11111111.10000000

133.83.80.1/25

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以上が、ネットワークの基本概念その１

次に、 実際に（みなさんの目の前にある）PCのネットワーク設定を調べつつ

その２（ドメイン名とか）へ　

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PCのネットワーク情報を調べる

● ipconfig● ipconfig /all

macOS Linux Windows

● ifconfig● ifconfig en0

● ifconfig● ip address

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ドメイン名● IPアドレスを覚えるのは面倒なので名前を付ける● 個人でも所有できます● FQDN(Fully Qualified Domain Name)host.domain

● www.math.ryukoku.ac.jp (133.83.80.1)● wiki.math.ryukoku.ac.jp

● DNS (Domain Name System)● IPアドレスとドメイン名を対応付ける仕組み● DNSサーバへ問い合わせる● 133.83.80.1 www.math.ryukoku.ac.jp

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PCのホスト名を調べる

● hostname

macOS Linux Windows

● hostname● hostname -f

● hostname● hostname -a

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DNSデータベースを参照する

● nslookup 133.83.80.1● nslookup sano.org

macOS Linux Windows

● nslookup 133.83.80.1● nslookup sano.org

● host 133.83.80.1● host sano.org● nslookup も使えます

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本日のレシピ1.後半の実施方法と評価方法2.ネットワークに関する幾つかの基礎的な事柄3.ネットワークを調べる4. echo クライアント・サーバを動かす

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クライアント・サーバモデル● クライアント (Client)：

● サービスを要求する・受ける側（お客様？）● 通信を開始する（能動的）

● サーバ (Server)：● サービスを提供する側（お店？）● 通信開始を待つ（受動的）

● 例：WWW(HTTP)サーバ／クライアント、 メイル(SMTP)サーバ／クライアント

● クライアン・サーバ通信モデル：● クライアントから通信を開始する● クライアントからの1回の送信に対して、必ずサーバが1回返信

● クライアント・サーバモデルとしての禁止事項● 送信だけ・受信だけ・送受信の回数が違う

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echoクライアント・サーバを動かす●より正確には

● echo クライアントプログラム● echo サーバプログラム

●この2つのプログラムを実行させて実際にネットワーク通信させることが本日の課題です。 → 実際に動かしてみる。

●この echo クライアント・サーバプログラムを使って演習を進めて行きます。