Remote Method Invocation (RMI) Applicazioni ad oggetti ...vitsca/PD/PD0304/PDF/PDlez13.pdf ·...

Vittorio Scarano

Corso di Programmazione Distribuita (2003-2004)

Laurea di I livello in Informatica

Università degli Studi di Salerno

Lezione 13Lezione 13Remote Remote MethodMethod InvocationInvocation

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Organizzazione della lezioneOrganizzazione della lezione

• Remote Method Invocation

• Le classi ed interfacce di RMI

• La architettura a strati di RMI

• Una suddivisione funzionale di RMI

• Il processo di creazione

• Un esempio di uso: ��

• La sicurezza in Java

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Remote Remote MethodMethod InvocationInvocation (RMI)(RMI)

• RMI è un modello ad oggetti distribuito offerto da Java

• Il modello mantiene le caratteristiche di Java...– …e si integra all'interno della semantica di Java.

• Il principio: "Write once, Run anywhere"

• Estensione "ad oggetti" di Remote Procedure Call– fornisce la visione astratta di una chiamata di procedura

remota verso altri processi

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Applicazioni ad oggetti distribuiteApplicazioni ad oggetti distribuite

• Applicazioni composte da server e client– Il server:

• crea un certo numero di oggetti • li rende accessibili da remoto• attende le invocazioni dei client sugli oggetti

– Il client:• preleva la reference ad uno o più oggetti remoti• invoca i loro metodi

• Ruolo tra client e server spesso “confuso”– “servent” in una architettura peer-to-peer

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Ed RMI?Ed RMI?

• RMI fornisce il meccanismo attraverso il quale server e client comunicano

• Una applicazione distribuita deve, quindi, poter:– Localizzare oggetti remoti

• attraverso un registro

– Comunicare con oggetti remoti• nascondere per quanto possibile i dettagli della invocazione remota

– Poter caricare dinamicamente classi dalla rete• tra i parametri passati possono esserci anche oggetti

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Uno schema di funzionamento per RMIUno schema di funzionamento per RMI

Client

Server

Registry

Web ServerWeb Server

1. Registrazione oggetto con un nome sul registry da parte del server

2. Il client ricerca il nome sul registry ed ottiene un riferimento remoto

3. Il client invoca il metodo remoto sull’oggetto

• Caricamento dinamico delle classi da Web server

4. per i parametri del metodo passati al server

5. per oggetti come valori restituiti dal metodo

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Le classi ed interfacce di RMILe classi ed interfacce di RMI

RemoteObject

<<interface>>Remote

RemoteServer

Activatable UnicastRemoteObject

IOException

RemoteException

Object

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Le interfacce remoteLe interfacce remote

• Una interfaccia remota dichiara metodi che possono essere invocati da una JVM remota

• Requisiti di una interfaccia remota– deve derivare (direttamente o indirettamente) da

java.rmi.Remote• una interfaccia marker (definita vuota)

– tutti i metodi dichiarati devono essere remoti• devono indicare che lanciano java.rmi.RemoteException o una delle

superclassi java.io.IOException o java.lang.Exception)

• parametri remoti devono essere dichiarati tramite la corrispondente interface P

rogr

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ne D

istr

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ta (

2003

-200

4).

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RemoteObject

<<interface>>Remote

RemoteServer


IOException

RemoteException

Object

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Le eccezioni remoteLe eccezioni remote

• La classe java.rmi.RemoteException rappresenta le eccezioni che possono essere generate a runtime

• Alcuni possibili motivi:– malfunzionamento della comunicazione

• server non raggiungibile

• server rifiuta connessioni

• connessione chiusa dal server

– errore durante il trasferimento dei parametri o dei valori di ritorno

– errori del protocollo RMI Pro

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RemoteObject

<<interface>>Remote

RemoteServer


IOException

RemoteException

Object

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Gli oggetti remoti (server)Gli oggetti remoti (server)

• Le classi sono:– java.rmi.server.RemoteObject

• superclasse (astratta): implementa hashCode(), equals() e toString()

– java.rmi.server.RemoteServer• superclasse (astratta) per server (gestione log, etc.)

– java.rmi.server.UnicastRemoteObject• superclasse (astratta) per un oggetto remoto il cui riferimento è

valido solo se è attivo il server

– java.rmi.activation.Activatable• superclasse (astratta) per oggetti attivabili: cominciano la loro

esecuzione all’atto della chiamata e possono “chiudersi” se necessario (run on-demand)

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La architettura a strati di RMILa architettura a strati di RMI

Transport Layer

Remote Reference Layer

Stub&Skeleton Layer

Remote Reference Layer

Stub&Skeleton Layer

Client Program Server Program

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Il Il layerlayer Stub&SkeletonStub&Skeleton

• Usa un Design Pattern chiamato Proxy– un oggetto in un contesto viene rappresentato da un altro

oggetto (detto proxy) in un altro contesto

– il proxy sa come fare il forward delle chiamate di metodi tra gli oggetti

Proxy

+request()

RealObj

+request()

<<interface>>Obj

+request()Stub

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Il Il LayerLayer Remote Remote ReferenceReference

• Definisce il comportamento delle chiamate RMI

• Fino a JDK 1.2 esistevano stub (proxy lato client) e skeleton (lato server)

• Da JDK 1.3 in poi, basta solo lo stub:– Lo stub usa il metodo invoke() (reflection) per chiamare il

metodo remoto

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Il Il LayerLayer di Trasportodi Trasporto

• Connessioni basate su stream TCP/IP

• RMI usa un protocollo wire-level chiamato Java Remote Method Protocol (JRMP)

• Possibile usare (con RMI-IIOP) il protocollo Internet Inter-ORB Protocol (IIOP) di Corba– integrazione di RMI con Corba

– alcune modifiche necessarie alla semantica di RMI

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I livelli visti ortogonalmenteI livelli visti ortogonalmente

• Tre strati (layers):– stub/skeleton layer

• interfaccia tra oggetti cliente server per interagire

– remote reference layer• gestisce i riferimenti remoti

ad oggetti

– transport protocol layer• protocollo dati binario per

trasmettere richieste/risposte

Oggetto

Client

Oggetto

Server

Stub

Skeleton

Remote ReferenceManager

Remote ReferenceManager

RMI TransportLayer

Stub/S

keletonL

ayer

Rem

ote

Ref

eren

ceL

ayer

Server

Client

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Passaggio di parametri (1)Passaggio di parametri (1)

• Parametro – argomento o valore restituito da un metodo

• Attraverso RMI, i parametri possono essere qualsiasi oggetto serializzabile– serializzabile = trasformabile in un flusso di byte

• tipi primitivi,

• oggetti remoti

• oggetti non-remoti che implementino la interface Serializable P

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2003

-200

4).

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tori

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• Passaggio di parametri non remoti per copia– cioè l'oggetto è serializzato e trasmesso

• Passaggio di parametri remoti: si trasmette lo stub

JVM1 JVM2

A A

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• Integrità referenziale: – due riferimenti allo stesso oggetto, passati nella stessa

invocazione, si riferiranno ad una stessa copia dell'oggetto sulla destinazione

JVM1 JVM2A

B

A

B

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• Annotazione di classi: – insieme all'oggetto, il sistema annota il descrittore di classe

con il nome ed altre informazioni (URL) che ne permetta il caricamento dinamico

JVM1 JVM2

AA

Class C

istanceof

Nome ed URL della Classe C

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Localizzazione di oggetti remotiLocalizzazione di oggetti remoti

• Necessario un servizio di naming (directory service)

• Diverse possibilità– Java Naming and Directory Interface (JNDI)

– Registry di RMI (semplice servizio fornito con RMI)

• Il registry di RMI viene acceduto con i metodi offerti dalla classe statica java.rmi.Naming

• Fornisce 5 metodi:public static String[ ] list(String name) public static Remote lookup(String name) public static void bind(String name, Remote obj) public static void rebind(String name, Remote obj) public static void unbind(String name)

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Uso di Uso di ��

• Gli argomenti ai metodi di Naming accettano una String che è una URL con il seguente formato:

rmi://host:port/name

• Default: host vale localhost, port vale 1099

• Name è il nome (human-readible) dell’oggetto

Metodi usati:• public static Remote lookup(String name)

– restituisce un riferimento ad un oggetto remoto con quella identificazione presso il registry

• public static void bind(String name, Remote obj) – effettua il bind dell’oggetto obj con la identificazione name

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Architettura di RMI: funzionamento (1)Architettura di RMI: funzionamento (1)

• Client fa la richiesta chiamando un metodo sullo stub

• Lo stub ha un riferimento all’oggetto remoto ed invia la richiesta al layer del riferimento remoto facendo il marshalling degli argomenti:– convertire oggetti locali in forma portabile a remoto

• oggetti locali vengono serializzati (interface Serializable)

• oggetti remoti (interface Remote): riferimento remoto

• .....

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Architettura di RMI: funzionamento (2)Architettura di RMI: funzionamento (2)

• Il remote reference layer del server riceve la richiesta e la trasforma in una richiesta allo skeleton

• Lo skeleton converte la richiesta nel metodo chiamato facendo l’unmarshalling i parametri e passandoli all’oggetto

• Eccezioni e valori restituiti dal metodo vengono passate al client attraverso skeleton e stub

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RMI: Il processo di creazioneRMI: Il processo di creazione1 1 -- Definizione della interface remotaDefinizione della interface remota

• Il server dichiara i servizi offerti attraverso un interface remota

• La interface deve estendere ��

• Ogni metodo deve lanciare la eccezione��

Definire la interface remota

Implementare la interface

javac

rmic

Serverclass

ServerskeletonClient

StubImplementare

il client

javac

Lanciareil client

Lanciare rmiregistry

Lanciare oggetti server

Registrare oggetti server

1

ServerClient

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RMI: Il processo di creazione RMI: Il processo di creazione 2 2 -- Implementazione della interface remotaImplementazione della interface remota

• Il server implementa la interface remota

• Gli oggetti remoti devono derivare da��



javac

rmic

Serverclass


StubImplementare

il client

javac

Lanciareil client




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RMI: Il processo di creazioneRMI: Il processo di creazione3 3 -- Compilazione con Compilazione con javacjavac

• La classe server viene compilata con javac

• La compilazione genera la classe Server



javac

rmic

Serverclass


StubImplementare

il client

javac

Lanciareil client




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RMI: Il processo di creazioneRMI: Il processo di creazione4 4 -- Compilazione con lo Compilazione con lo stubstub compilercompiler rmicrmic

• rmic viene eseguito sulla classe server

• Genera – un client stub– un server skeleton

• Lo stub (client proxy)– invia le chiamate remote verso

il server– effettua il marshalling dei

parametri

• Lo skeleton (server proxy)– riceve le chiamate remote– unmarshal parametri– chiama i metodi dell'oggetto



javac

rmic

Serverclass


StubImplementare

il client

javac

Lanciareil client




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ServerClient

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RMI: Il processo di creazioneRMI: Il processo di creazione5 5 -- Lanciare Lanciare rmiregistryrmiregistry

• Servizio di Naming non persistente

• Permette la registrazione e il retrieve di oggetti per nome

• Un server può anche implementare il proprio registry

• Deve essere localizzato sulla macchina del server



javac

rmic

Serverclass


StubImplementare

il client

javac

Lanciareil client




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RMI: Il processo di creazioneRMI: Il processo di creazione6 6 -- Lanciare oggetti del serverLanciare oggetti del server

• Il server viene lanciato

• Crea gli oggetti che devono essere acceduti da remoto



javac

rmic

Serverclass


StubImplementare

il client

javac

Lanciareil client




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RMI: Il processo di creazioneRMI: Il processo di creazione7 7 -- Registrazione degli oggetti del serverRegistrazione degli oggetti del server

• Ogni oggetto da accedere da remoto deve essere registrato sul registry

• Si usano i metodi di �� per effettuare il binding di nomi ad oggetti



javac

rmic

Serverclass


StubImplementare

il client

javac

Lanciareil client




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RMI: Il processo di creazioneRMI: Il processo di creazione8 8 -- Implementazione del Implementazione del ClientClient

• Il client viene implementato

• Di norma, non richiede molte modifiche

• Usa i metodi di �� per localizzare un oggetto remoto

• L'invocazione dei metodi usa lo stub come intermediario



javac

rmic

Serverclass


StubImplementare

il client

javac

Lanciareil client




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ServerClient

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RMI: Il processo di creazioneRMI: Il processo di creazione9/10 9/10 -- Compilazione ed esecuzione del Compilazione ed esecuzione del ClientClient

• Il Client viene compilato ed eseguito.

• L'accesso agli oggetti remoti viene effettuato attraverso gli stub

• Gli stub possono anche essere caricati a run-time



javac

rmic

Serverclass


StubImplementare

il client

javac

Lanciareil client




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ServerClient

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Le classi generateLe classi generate

Remote Interface

Implementazione dellaRemote Interface

ClientObjects

ClientObjects

ClientObjects

Implementazioni delRemote Obj



Stub Class Skeleton Class

Stub Object Skeleton Object

Generate da rmic

Scrittodal

programmatore

Implementazione del Client

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Un esempio di uso: l'oggetto remoto Un esempio di uso: l'oggetto remoto HelloHello

• Definizione della Interface Remota • definizione derivata da java.rmi.Remote• ogni metodo deve lanciare java.rmi.RemoteException

• Scrivere la implementazione della Classe Server• specificare la interface remota• specificare il/i costruttore/i dell'oggetto remoto• implementare i metodi remoti• creare ed installare un security manager• creare una o più istanze di oggetti remoti• registrare gli oggetti al registry.

• Scrivere la Classe Client• ottenere un riferimento remoto all'oggetto remoto dal registro

• invocare il/i metodo remoto

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Il diagramma di Il diagramma di RemoteHelloRemoteHello

+ dimmiQualcosa(in daChi: String): String

«interface»Hello

+ HelloImpl(): void


+ main(in args: String[]): void

HelloImpl


HelloClient

«interface»Remote

UnicastRemoteObject


«interface»Hello

+ HelloImpl(): void



HelloImpl


HelloClient

«interface»Remote

UnicastRemoteObject

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RMI: Il processo di creazioneRMI: Il processo di creazione1 1 -- Definizione della interface remotaDefinizione della interface remota



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Serverclass


StubImplementare

il client

javac

Lanciareil client




1

ServerClient

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La interface remota dell'oggetto: il file La interface remota dell'oggetto: il file Hello.javaHello.java

public interface Helloextends java.rmi.Remote {

String dimmiQualcosa(String daChi) throws java.rmi.RemoteException;

}

• Interface– eredita da

java.rmi.Remote

• Metodo dimmiQualcosadichiarato

• Lancia RemoteException

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RMI: Il processo di creazione RMI: Il processo di creazione 2 2 -- Implementazione della interface remotaImplementazione della interface remota



javac

rmic

Serverclass


StubImplementare

il client

javac

Lanciareil client




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La implementazione dell'oggetto remoto: La implementazione dell'oggetto remoto: il file il file HelloImpl.javaHelloImpl.java (1)(1)

import java.rmi.*;import java.rmi.server.UnicastRemoteObject;

public class HelloImplextends UnicastRemoteObjectimplements Hello {

public HelloImpl() throws java.rmi.RemoteException {}

public String dimmiQualcosa(String daChi) throws RemoteException {

System.out.println("Saluto "+daChi);return "Ciao "+daChi+"!";

}// continua……

• Derivato da … • … e implementa la

interface remota• Il costruttore (vuoto)

dell'oggetto remoto – con chiamata

implicita al costruttore della superclasse

• Implementazione del metodo remoto

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La implementazione dell'oggetto remoto: La implementazione dell'oggetto remoto: il file il file HelloImpl.javaHelloImpl.java (2)(2)

// continua … … public static void main(String args[]) {System.setSecurityManager(new

RMISecurityManager());try {

HelloImpl obj = new HelloImpl();Naming.rebind("HelloServer", obj);System.out.println("Pronto!");

} catch (Exception e) {e.printStackTrace();

}} // end main} // end classe HelloImpl

• Crea ed installa un security manager– utile per poter caricare

classi dinamicamente se non sono presenti sul CLASSPATH

• crea una istanza di oggetto remoto obj

• registra l'oggetto sul registry

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RMI: Il processo di creazioneRMI: Il processo di creazione3/4 3/4 -- Compilazione con Compilazione con javacjavac



javac

rmic

Serverclass


StubImplementare

il client

javac

Lanciareil client




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La compilazione del server La compilazione del server HelloImplHelloImpl

• Compilazione della interface:– javac Hello.java

• Compilazione del server:– javac HelloImpl.java

• Generazione stub e skeleton:– rmic HelloImpl

che genera i file:– HelloImpl_Stub.class– HelloImpl_Skel.class

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RMI: Il processo di creazioneRMI: Il processo di creazione5/6/7 5/6/7 -- Lanciare Lanciare rmiregistryrmiregistry e server e server



javac

rmic

Serverclass


StubImplementare

il client

javac

Lanciareil client




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ServerClient

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RMI: Il processo di creazioneRMI: Il processo di creazione8 8 -- Implementazione del Implementazione del ClientClient



javac

rmic

Serverclass


StubImplementare

il client

javac

Lanciareil client




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6

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ServerClient

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Il Il ClientClient: il file : il file HelloClient.javaHelloClient.java

import java.rmi.*;public class HelloClient {public static void main(String args[]) {String host = “localhost”;String nome = “Pippo”;if (args.length > 0 ) host = args[0];if (args.length > 1 ) nome = args[1];try {Hello obj = (Hello)

Naming.lookup(”rmi://”+host+”/HelloServer");

System.out.println("Ricevuto:"+ obj.dimmiQualcosa(nome));

} catch (Exception e) {e.printStackTrace();

}}// fine main}// fine classe HelloClient

• Prende (se c’è) il primo parametro come host e il secondo come nome

• Ottiene un riferimento remoto all'oggetto remoto dal registro

• Hostname

• Invocare il metodo remoto

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Le classi generate nell’esempioLe classi generate nell’esempio

Hello

HelloImpl

ClientObjects

ClientObjectsHelloClient

HelloImplHelloImplHelloImpl

HelloImpl_Stub.class HelloImpl_Skel.class

Stub Object Skeleton Object

Generate da rmic

Scrittodal

programmatoreHelloClient

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RMI: Il processo di creazioneRMI: Il processo di creazione99-- Compilazione del Compilazione del ClientClient



javac

rmic

Serverclass


StubImplementare

il client

javac

Lanciareil client




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ServerClient

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La compilazione del La compilazione del clientclient HelloClientHelloClient

• Avendo a disposizione lo stub

– HelloImpl_Stub.class

• Compilazione del client:

– javac HelloClient.javaP

rogr

amm

azio

ne D

istr

ibui

ta (

2003

-200

4).

Vi.t

tori

oSc

aran

o

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RMI: Il processo di creazioneRMI: Il processo di creazione10 10 -- Lanciare il Lanciare il clientclient



javac

rmic

Serverclass


StubImplementare

il client

javac

Lanciareil client




1

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4

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7

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9

10

ServerClient

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Un ultimo passo: la Un ultimo passo: la securitysecurity policypolicy

• Necessario settare la security policy della JVM– scrivendo un file che caratterizza i permessi dati a ciascuna

operazione

• Possibile scegliere politiche – per tutte le macchine virtuali– per singolo utente– per applicazione

• Esempio: scrivere la policy più “liberale” (!) in un file (chiamiamolo ��) nella directory corrente

grant {permission java.security.AllPermission;

};

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Esecuzione di Esecuzione di HelloHello

• Sulla macchina del server (serverhost):– lanciare il registry sulla porta di default 1099

• rmiregistry & (Unix)

• start rmiregistry (Windows)

– lanciare il programma server con la policy:• java -Djava.security.policy=policyall HelloImpl

• Sulla macchina del client:– lanciare il programma client:

• java HelloClient serverhost Topolino

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La sicurezza in JavaLa sicurezza in Java

• Il problema nasce dalla caratteristica di Java di essere “distribuito”– potendo eseguire classi scaricate dalla rete, non si può essere

sicuri della loro inoffensività

• La soluzione di Java– i programmi vengono eseguiti in una “sandbox”

• Il SecurityManager viene usato per controllare i permessi forniti dall’utente al programma

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La evoluzione delle politiche di La evoluzione delle politiche di securitysecurity: : JDK 1.0JDK 1.0• In JDK 1.0 la unica differenza era tra codice locale e

remoto

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La evoluzione delle politiche di La evoluzione delle politiche di securitysecurity: : JDK 1.1JDK 1.1• In JDK 1.1 vengono introdotti gli applet firmati

remoto

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La evoluzione delle politiche di La evoluzione delle politiche di securitysecurity: : JDK 1.2 e successiveJDK 1.2 e successive• In JDK 1.2 viene introdotta la policy per dominio

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Le politiche di sicurezzaLe politiche di sicurezza

• Vengono enumerate da Sun i modi in cui è possibile “uscire” dalla sandbox

• I permessi vengono memorizzati in file di policy– definiscono le restrizioni imposte dalla sandbox

• A livello sistema (nella home di Java RuntimeEnvironment)– .../jre/lib/security/java.policy

• A livello utente– .../userhome/.java.policy

• A livello programma– java -Djava.security.policy=policyfile appName

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Il Il SecuritySecurity ManagerManager

• Implementa una politica di sicurezza permettendo la esecuzione in una “sandbox”

• Esempio: la delete di un file può essere illegale

• Il Security Manager viene interpellato dall’interprete per ogni azione potenzialmente pericolosa.

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Istallare un Istallare un SecurityManagerSecurityManager

• Necessario istallare un Security Manager– dal codice

– dalla linea di comando• java -Djava.security.manager

• rmiregistry (e rmid per la activation) istallano dei RMISecurityManager con policy di default

• Formato dei permessi nei file di policy:

grant [signedBy Name] [codeBase URL] {// lista dei permessi

} ;

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La La politicapolitica di defaultdi default

• All’interno di jre/lib/security il file java.policygrant codeBase "file:${java.home}/lib/ext/*" {

permission java.security.AllPermission;};

grant { // Thread possono fermare se stessi con java.lang.Thread.stop()permission java.lang.RuntimePermission "stopThread";// listen su porte non di rootpermission java.net.SocketPermission "localhost:1024-", "listen";

// proprieta’ di sistema leggibilipermission java.util.PropertyPermission "java.version", "read";permission java.util.PropertyPermission "java.vendor", "read";permission java.util.PropertyPermission "java.vendor.url", "read";permission java.util.PropertyPermission "java.class.version", "read";permission java.util.PropertyPermission "os.name", "read";permission java.util.PropertyPermission "os.version", "read";permission java.util.PropertyPermission "os.arch", "read";permission java.util.PropertyPermission "file.separator", "read";permission java.util.PropertyPermission "path.separator", "read";permission java.util.PropertyPermission "line.separator", "read";// continua

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La La politicapolitica di defaultdi default

• All’interno di jre/lib/security il file java.policy

// continuapermission java.util.PropertyPermission "java.specification.version", "read";permission java.util.PropertyPermission "java.specification.vendor", "read";permission java.util.PropertyPermission "java.specification.name", "read";permission java.util.PropertyPermission "java.vm.specification.version", "read";permission java.util.PropertyPermission "java.vm.specification.vendor", "read";permission java.util.PropertyPermission "java.vm.specification.name", "read";permission java.util.PropertyPermission "java.vm.version", "read";permission java.util.PropertyPermission "java.vm.vendor", "read";permission java.util.PropertyPermission "java.vm.name", "read";

};

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Un Un tooltool: : policytoolpolicytool

• Permette di gestire con facilità i file di permessi

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