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네트워크 소켓 프로그래밍

네트워크 소켓 프로그래밍. November 14th , 2012. Contents. 네트워크 개요 소켓 개요 클라이언트 / 서버 동작 원리 소켓 주소 구조체 소켓 프로그래밍 리눅스 소켓 프로그래밍 윈도우 소켓 프로그래밍. 네트워크 개요. 네트워크 (Network) 각 호스트 (End-System) 들을 연결하는 하나의 단일 시스템 (System) 을 의미 Ex) PC, 워크스테이션 , 네트워크 프린터. 네트워크 개요. 인터넷 (Internet)

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네트워크 소켓 프로그래밍

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  1. 네트워크 소켓 프로그래밍 November 14th, 2012

  2. Contents • 네트워크 개요 • 소켓 개요 • 클라이언트/서버 동작 원리 • 소켓 주소 구조체 • 소켓 프로그래밍 • 리눅스 소켓 프로그래밍 • 윈도우 소켓 프로그래밍 Computer Communication Lab.

  3. 네트워크 개요 • 네트워크 (Network) • 각호스트 (End-System)들을 연결하는 하나의 단일 시스템 (System)을 의미 • Ex) PC, 워크스테이션, 네트워크 프린터 Computer Communication Lab.

  4. 네트워크 개요 • 인터넷 (Internet) • 전 세계의 컴퓨터가 서로 연결되어 IP 프로토콜을 이용해 정보를 주고받는 컴퓨터 네트워크 • 라우터(Router)를 이용해서 서로 다른 네트워크를 연결 Router Network A Network B Computer Communication Lab.

  5. 네트워크 개요 • 클라이언트/서버 (Client/Server) 모델 • 클라이언트 : 정보 및 서비스를요청하는 호스트 • 서버 : 정보 및 서비스를 제공하는 호스트 • 서버의종류 • Iterative Server : 한 순간에 하나의 클라이언트에게 서비스를 제공 • Concurrent Server : 동시에 여러 클라이언트에게 서비스를 제공 Request Response Client Server Client Client Client Client Server Server Client Server Server Client Client Client Computer Communication Lab.

  6. 네트워크 개요 • 클라이언트/서버 모델의 예 GET / HTTP/1.1 Accept: image/gif, ... <HTML> <HEAD>...</HEAD>... 웹 서버 웹 클라이언트 웹 클라이언트 Computer Communication Lab.

  7. 소켓 개요 • 소켓 개요 • 네트워크를 통한 입/출력을 하기 위한 수단을 제공하는 응용 프로토콜 인터페이스 • 네트워크 입/출력을 위한 요소 • 프로토콜 (Protocol) : 전송할 프로토콜을 결정 (TCP 또는 UDP) • 소스 IP 주소 (Source IP Address) : 데이터를 전송하는 호스트의 주소 • 소스 포트 번호 (Source Port Address) : 데이터를 전송하는 프로세스의 주소 • 목적지 IP주소 (Destination IP Address) : 데이터를 수신하는 호스트의 주소 • 목적지포트 번호 (Destination Port Address) : 데이터를 수신하는 프로세스의 주소 Computer Communication Lab.

  8. 소켓 개요 • 포트번호 • 데이터를 최종으로 전달할 프로세스를 구분하기 위해서 사용됨 • TCP 또는 UDP 헤더에 실려서 전송 (16bit) • 범위 : 1 ~ 65535 • 예약된 포트번호 • Well-known ports • 1023 이하로 배정된 번호 • Ex) ftp (21), telnet (23), mail=smtp (25) • 사용자임의 이용 가능 포트 • 1024 이상의 번호 Computer Communication Lab.

  9. 소켓 개요 • 소켓인터페이스의 위치 5-7 Ses, Pre, App App. 1 App. 2 App. 3 Socket Interface TCP/IP 4 (Transport) 3 (Network) Network Driver 2 (Link) 1 (Phy) Computer Communication Lab.

  10. 소켓 개요 • 응용 프로그램과 소켓 • 응용 프로그램에 소켓 번호를 3번 부터 배정 • 표준입력 (키보드), 표준 출력 및 에러 출력 (모니터) 장치에 0, 1, 2 배정 App. 1 App. 2 App. 3 App. 4 응용 프로그램 (소켓 번호) sd=3 sd=3 sd=3 sd=4 sd=3 소켓 3000 3001 2000 2001 포트번호 UDP TCP 트랜스포트 계층 IP 인터넷 계층 (IP 주소) 128.134.65.119 sd : Socket Descriptor TCP : Transmission Control Protocol UDP : User Datagram Protocol Computer Communication Lab.

  11. 클라이언트/서버 동작 원리 • TCP 클라이언트/서버 동작 원리 TCP App. Server sd=4 sd=3 sd=3 TCP App. Client 2 TCP App. Client 1 sd=3 sd=3 Computer Communication Lab.

  12. 클라이언트/서버 동작 원리 • TCP 클라이언트/서버 동작 원리 통신소켓 생성 socket 클라이언트 • 소켓주소와 반환된 소켓번호를 연결 • 소켓 번호 : 생성한 소켓의 번호 • 소켓 주소 :자신의 IP + 포트 bind 서버와의 연결을 요청 *상대방 소켓주소 (IP + Port) 구조체를 인자로넘겨줌 listen socket 연결 요청 accept connect 데이터 송신 데이터 수신 write read 데이터 송신 데이터 수신 write read close close 서버 Computer Communication Lab.

  13. 소켓 주소 구조체 • 클라이언트/서버 주소 구조 • 소켓 주소 = <주소 체계 (Address Family), IP 주소, Port 번호 • 소켓주소 구조체는 sockaddr로 정의 Address Address Family IP Address + Port Number 2 bytes 14 bytes structsockaddr { u_shortsa_family //Address Family char sa_data[14] //Address } Computer Communication Lab.

  14. 소켓 주소 구조체 • sockaddr vs. sockaddr_in • sockaddr구조 • IP와 Port를 구분하여 쓰거나 읽기에 불편 • sockaddr_in • 인터넷 전용 소켓주소 구조체 • 인터넷 프로그래밍의 용이성 • sockaddr_in구조체 sin_family : AF_INET (인터넷 주소 체계) AF_UNIX (유닉스 파일 주소 체계) AF_NS (XEROX 주소 체계) structin_addr { u_longs_addr; }; Structsockaddr_in { short sin_family; //Address Family u_shortsin_port; //16bits Port Number structin_addrsin_addr; // 32bits IP Address char sin_zero[8] // dummy } Computer Communication Lab.

  15. 소켓 프로그래밍 • 소켓 함수 • 소켓 생성 : socket () • 통신을 위한 소켓 생성 • 소켓 번호 리턴 Int socket( int domain, // Protocol Family int type, // Service Type int protocol); // Protocol Domain : AF_INET, AF_UNIX, AF_NS Type : SOCK_STREAM, SOCK_DGRAM, SOCK_RAW Protocol : protocol for socket. Usually 0 Computer Communication Lab.

  16. 소켓 프로그래밍 • 소켓 함수 • 소켓 생성 : socket () • Int domain • PF_INET : 인터넷 프로토콜 체계 사용 • PF_INET5 : IPv6 프로토콜 체계 사용 • PF_UNIX : 유닉스 방식의 프로토콜 체계 사용 • Inttype • SOCK_STREAM : 스트림 방식의 소켓 생성 (TCP) • SOCK_DGRAM : 데이터그램방식의 소켓 생성 (UDP) • SOCK_RAW : 사용자가 직접 정의 • IntProtocol • 구체적인 프로토콜을 정의 할 때 사용 • 대부분의 응용 프로그램에서 ‘0’ 사용 Computer Communication Lab.

  17. 소켓 프로그래밍 • 소켓 함수 • 주소 할당 : bind () • 소켓번호와 소켓 주소 연결 Int bind( intsockfd, // Socket Number structsockaddr * sv_addr , // Server Socket Structure intaddr_len); // Structure Size sockfd: socket() 함수가 반환한 소켓 번호 *sy_addr : IP 주소, 프로토콜, 포트 번호를 저장하는 구조체 addr_len : 구조체 sockaddr의 크기 Computer Communication Lab.

  18. 소켓 프로그래밍 • 소켓 함수 • 연결 요청 대기 : Listen() • 클라이언트로부터 연결 요청을 기다리는 수동 대기 모드 Int listen( intsockfd, // Socket Number int log); // Number of Clients sockfd: 소켓번호 log : 접속 요청을 동시에 받아들일 수 있는 큐의 크기를 지정. n이 5일 경우 서버는 동시에 5개의 클라이언트 접속 요청을 받을 수 있음 Computer Communication Lab.

  19. 소켓 프로그래밍 • 소켓 함수 • 연결 요청 수락: accept() • 클라이언트의연결 요청을 받아 들임 • 새로운 소켓 번호 생성 >> 클라이언트와 통신 Int accept( intsockfd, // Socket Number structsockaddr * addr, // Client Socket Structure int *addr_len); // Size of Structure sockfd: 소켓번호 *addr : 접속을 허가해 준 클라이언트에 대한 소켓 구조체로 클라이언트의 정보를 알 수 있음 addr_len : 구조체 sockaddr의 크기 Computer Communication Lab.

  20. 소켓 프로그래밍 • 소켓 함수 • 데이터 전송 : send() • 소켓을 통해 데이터를 송신 Int send( intsockfd, // Socket Number char* buf, // Buffer intbuflen, // Buffer Length int flags ); // Transfer Method (Usually 0) sockfd: 소켓번호 *buf : 전송할 데이터가 저장된 버퍼의 포인터 buflen : buf의 크기 flags : 데이터에 대한 처리 요구 지정 (대개의 경우, 0) Computer Communication Lab.

  21. 소켓 프로그래밍 • 소켓 함수 • 데이터 수신: recv() • 소켓을 통해 데이터를 수신 Intrecv( intsockfd, // Socket Number char* buf, // Buffer intbuflen, // Buffer Length int flags); // Receive Method (Usually 0) sockfd: 소켓번호 *buf : 전송할 데이터가 저장된 버퍼의 포인터 buflen : buf의 크기 Flags : 데이터에 대한 처리 요구 지정 Computer Communication Lab.

  22. 소켓 프로그래밍 • 소켓 함수 • 소켓 연결 : connect() • 클라이언트가 서버에게 접속을 요청할 때 사용하는 함수 • 서버의 listen() 함수는 클라이언트의 connect() 요청을 기다리다가 요청이 들어오다 accept() 함수를 수행 Int connect( intsockfd, // Socket Number structsockaddr *serv_addr, // Buffer intaddr_len); // Buffer Length sockfd: 소켓번호 *serv_addr: 접속하고자 하는 서버의 정보가 있는 소켓 구조체 addr_len : 구조체 sockaddr의 크기 Computer Communication Lab.

  23. 소켓 프로그래밍 • 소켓 함수 • 소켓 종료 : close() • 소켓을 종료 • socket()에 의해 생성된 sockfd와 관련된 접속을 닫음 • 대부분의 경우 클라이언트가 서버와의 접속을 끊을 때 사용 • 네트워크 입출력에서는 반드시 close()를통해 소켓에 대한 작업을 종료한다. Int close( intsockfd); // Socket Number sockfd: 소켓번호 Computer Communication Lab.

  24. 리눅스 소켓 프로그래밍 • 서버 소켓 구현 서버 소켓 생성서버 구조체 및 변수 생성 정보 설정 소켓 생성 소켓 주소 할당 할당 및 에러 처리 서버 소켓 주소 연결 요청 대기 상태 요청 버퍼 설정 연결 요청 대기 연결 및 데이터 전송 클라이언트 연결 요청 수락 및 소켓 연결 에러 처리 데이터 전송 socket() 에러 처리 연결 종료 bind() 에러 처리 연결 종료 소켓 종료 listen() 에러 처리 accept() 에러 처리 Computer Communication Lab.

  25. 리눅스 소켓 프로그래밍 • 서버 소켓 구현 #include <stdio.h> #include <stdlib.h> int main(intargc, char **argv){ intserv_sock; intclnt_sock; serv_sock=socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0); /* 서버 소켓 생성 */ if(serv_sock == -1) error_handling("socket() error"); if( bind(serv_sock, (structsockaddr*) &serv_addr, sizeof(serv_addr))==-1 ) /* 소켓에 주소 할당 */ if( listen(serv_sock, 5)==-1 ) /* 연결 요청 대기 상태로 진입 */ clnt_sock=accept(serv_sock, (structsockaddr*)&clnt_addr,&clnt_addr_size); /* 연결 요청 수락 */ write(clnt_sock, “Hello World!”, sizeof(“Hello World!”));/* 데이터 전송 */ close(clnt_sock); /* 연결 종료 */ Computer Communication Lab.

  26. 클라이언트 소켓 생성 구조체 및 변수 생성 정보 설정 소켓 생성 서버로 연결 요청 연결 요청 서버 주소 소켓 번호 데이터 수신 데이터 수신 데이터 출력 연결 종료 연결 종료 소켓 종료 에러 처리 socket() 에러 처리 connect() 에러 처리 read() 에러 처리 리눅스 소켓 프로그래밍 • 클라이언트 소켓 구현 Computer Communication Lab.

  27. 리눅스 소켓 프로그래밍 • 클라이언트 소켓 구현 #include <stdio.h> #include <stdlib.h> main(intargc, char **argv){ int sock; structsockaddr_inserv_addr; sock=socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0); /* 서버 접속을 위한 클라이언트 소켓 생성 */ if(sock == -1) error_handling("socket() error"); if( connect(sock, (structsockaddr*)&serv_addr, sizeof(serv_addr))==-1) /* 서버로 연결 요청 */ str_len=read(sock, message, sizeof(message)-1); /* 데이터 수신 */ message[str_len]=0; printf("Message from server : %s \n", message); close(sock); /* 연결 종료 */ Computer Communication Lab.

  28. 리눅스 소켓 프로그래밍 • 실행 결과 서버 프로그램 실행 클라이언트 프로그램 실행 Computer Communication Lab.

  29. 윈도우 소켓 프로그래밍 • 윈도우 소켓 • WinSock을 사용 • BSD 계열 유닉스 소켓을 참고로 설계되어서 많은 부분이 리눅스 기반 소켓과 유사 • WinSock 사용을 위한 설정 • Winsock2.h 헤더파일을 포함 • Ws2_32.lib 라이브러리를 링크 • WinSock 사용을 위한 라이브러리 초기화 및 해제 Computer Communication Lab.

  30. 윈도우 소켓 프로그래밍 • 윈도우 소켓 Computer Communication Lab.

  31. 윈도우 소켓 프로그래밍 • WinSock 함수 • WSAStartup() : WinSock 초기화 • 프로그램에 호출하는 WinSock 버전을 알림 • 해당 버전의 WinSock 사용을 위한 라이브러리 초기화 #include <winsock2.h> intWSAStartup( WORD wVersionRequested, //WinSock Version LPWSADATA lpWSAData); // Pointer wVersionRequested : 프로그램에서 요구하는 윈속의 최상위 버전을 알려줌 WORD는 16비트 unsigned int를 의미 lpWSAData : WSADATA 타입 변수의 포인터를 인자로 전달 Computer Communication Lab.

  32. 윈도우 소켓 프로그래밍 • WinSock 함수 • WSACleanup() : WinSock 해제 • 소켓에 대한 연결이 종료되었을 경우 할당 받은 리소스를 해제하는 작업을 수행 intWSACleanup (void); Computer Communication Lab.

  33. 윈도우 소켓 프로그래밍 • WinSock 소켓 함수 • SOCKET socket(intaf, int type, int protocol); • int bind (SOCKET s, conststructsockaddr FAR * name, intnamelen); • int listen(SOCKET s, int backlog); • SOCKET accept(SOCKET s, structsockaddr FAR * addr, int FAR * addrlen); • int connect(SOCKET s, conststructsockaddr FAR * name, intnamelen); Computer Communication Lab.

  34. 윈도우 소켓 프로그래밍 • WinSock 소켓 함수 • Send() : 데이터 전송 • BSD 기반과 다른 함수를 활용 #include <winsock2.h> int send( SOCKET s, //Socket Handler const char FAR *buf, //Buffer intlen, //Bytes int flags ); //Option S : 데이터를 전송할 호스트에 연결된 소켓의 핸들을 인자로 전달 *buf : 전송할 데이터를 저장하고 있는 버퍼를 가리키는 포인터 len : 전송할 바이트 수를 인자로 전달 flags : 함수 호출 시, 여러가지 옵션을 설정하기 위해 사용 Computer Communication Lab.

  35. 윈도우 소켓 프로그래밍 • WinSock 소켓 함수 • recv() : 데이터 수신 • BSD 기반과 다른 함수를 활용 #include <winsock2.h> intrecv( SOCKET s, // Socket Handler char FAR *buf, //Buffer intlen, // Bytes int flags ); // Option s : 데이터를 수신할 영역을 나타내는 소켓의 핸들 *buf : 수신할 데이터를 저장할 버퍼를 가리키는 포인터 len : 수신할 최대 바이트 수 flags : 함수 호출 시, 여러 가지 옵션을 설정하기 위해서 사용 Computer Communication Lab.

  36. 윈속 초기화 윈속 초기화 초기화 변수 서버 소켓 생성 구조체 및 변수 생성 정보 설정 소켓 생성 소켓 주소 할당 할당 및 에러 처리 서버 소켓 주소 연결 요청 대기 상태 요청 버퍼 설정 연결 요청 대기 연결 및 데이터 전송 에러 처리 클라이언트 연결 요청 수락 및 소켓 연결 WSAStartup() 에러 처리 데이터 전송 socket() 에러 처리 bind() 에러 처리 연결 종료 listen() 에러 처리 소켓 종료 윈속 반환 accept() 에러 처리 윈도우 소켓 프로그래밍 • 서버 소켓 구현 Computer Communication Lab.

  37. 윈도우 소켓 프로그래밍 • 서버 소켓 구현 #include <winsock2.h> int main(intargc, char **argv) { WSADATA wsaData; SOCKET hServSock; if(WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsaData) != 0) /* Load Winsock 2.2 DLL */ ErrorHandling("WSAStartup() error!"); hServSock=socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0); /* 서버 소켓 생성 */ if( bind(hServSock, (SOCKADDR*) &servAddr, sizeof(servAddr))==SOCKET_ERROR ) /* 소켓에 주소 할당 */ if( listen(hServSock, 5)==SOCKET_ERROR) /* 연결 요청 대기 상태 */ hClntSock=accept(hServSock, (SOCKADDR*)&clntAddr,&szClntAddr); /* 연결 요청 수락 */ send(hClntSock, message, sizeof(message), 0); /* 데이터 전송 */ closesocket(hClntSock); /* 연결 종료 */ WSACleanup(); return 0; } Computer Communication Lab.

  38. 윈속 초기화 윈속 초기화 초기화 변수 클라이언트 소켓 생성 구조체 및 변수 생성 정보 설정 소켓 생성 서버로 연결 요청 연결 요청 서버 주소 소켓 번호 데이터 수신 데이터 수신 데이터 출력 연결 종료 소켓 종료 윈속 반환 에러 처리 WSAStartup() 에러 처리 socket() 에러 처리 connect() 에러 처리 read() 에러 처리 윈도우 소켓 프로그래밍 • 클라이언트 소켓 구현 Computer Communication Lab.

  39. 윈도우 소켓 프로그래밍 • 클라이언트 소켓 구현 #include <winsock2.h> int main(intargc, char **argv) { WSADATA wsaData; SOCKET hSocket; if(WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsaData) != 0) /* Load WinhSocket 2.2 DLL */ ErrorHandling("WSAStartup() error!"); hSocket=socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0); /* 서버 접속을 위한 소켓 생성 */ if( connect(hSocket, (SOCKADDR*)&servAddr, sizeof(servAddr))==SOCKET_ERROR ) /* 서버로 연결 요청 */ strLen=recv(hSocket, message, sizeof(message)-1, 0); /* 데이터 수신 */ message[strLen]=0; closesocket(hSocket); /* 연결 종료 */ WSACleanup(); return 0; } Computer Communication Lab.

  40. 윈도우 소켓 프로그래밍 • 실행 결과 서버 프로그램 실행 클라이언트 프로그램 실행 Computer Communication Lab.

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