[TCP/IP 소켓]네트워크 프로그래밍과 소켓의 이해

 

정수형이 서버세미나를 한다고 해서 덥석 물어볼려고 한다

그전에 정리를 조금 해봐야겠다..

 

∙네트워크 프로그래밍이란?

네트워크로 연결되어있는 서로 다은 두 컴퓨터가 데이터를 주고 받을 수 있도록 하는 것.

 

운영체제에서 소켓(Socket)이라는 것을 제공하기 때문에 물리적인 연결을 기반으로 하는 소프트웨어적인 데이터 송수신 방법을 고민할 필요가 없어졌다.

이는 물리적으로 연결된 네트워크상에서의 데이터 송수신에 사용할 수 있는 소프트웨어적인 장치를 의미한다.

 

∙전화 받는 소켓의 구현

순서	비유대상	함수
1	전화기 구입	socket
2	전화번호	bind
3	전화기의 케이블 연결	listen
4	수화기를 들기	accept

 

#include <sys/socket.h> int socket(int domain, int type, int protocol);

성공 시 파일 디스크립터, 실패시 -1반환

일단은 socket이라는 함수가 소켓을 생성하는 구나 하는 정도만 이해하자.

 

#include <sys/socket.h> int bind(int sockfd, struct sockaddr *myaddr, socklen_t addrlen);

성공시 0, 실패시 -1 반환

bind 함수호출을 통해서 소켓에 주소정보를 할당

 

#include <sys/socket.h> int listen(int sockfd, int backlog);

성공시 0, 실패시 -1 반환

소켓을 연결요청이 가능한 상태가 되게 한다.

 

#include <sys/socket.h> int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr,socklen_t *addrlen);

성공시 파일 디스크립터, 실패시 -1반환

누군가 데이터의 송수신을 위해 연결요청이 올 때 그 요청을 수락해준다.

 

 

∙전화 거는 소켓의 구현

#include <sys/socket.h> int connect(int sockfd, struct sockaddr *serv_addr, socklen_t addrlen);

성공시 0, 실패 시 -1반환

전화를 거는(연결을 요청하는) 기능의 함수

 

∙저 수준 파일 입출력(low-level File Access)과 파일 디스크립터(File Descriptor)

저 수준이란… "표준에 상관없이 운영체제가 독립적으로 제공하는.."이라는 의미로 받아들이면 된다.

 

파일 디스크립터(파일 핸들)란 시스템으로부터 할당 받은 파일 또는 소켓에 부여된 정수를 의미한다.

 

∙파일 열기

#include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <fcntl.h> int open(const char *path, int flag);
성공 시 파일 디스크립터, 실패 시 -1반환
path	파일 이름을 나타내는 문자열의 주소 값 전달
flag	파일의 오픈 모드 정보 전달

 

오픈 모드	의 미
O_CREAT	필요시 파일을 생성
O_TRUNC	기존 데이터 전부 삭제
O_APPEND	기존데이터 보관, 뒤에 이어서 저장
O_RDONLY	읽기전용으로 파일 열기
O_WRONLY	쓰기전용으로 파일 열기
O_RDWR	읽기, 쓰기 겸용으로 열기

open 함수의 두 번째 매개변수 flag에 전달할 수 있는 값과 의미이다.

 

∙파일 닫기

#include <unistd.h> int close(int fd);
성공 시 0, 실패 시 -1 반환
fd	닫고자 하는 파일 또는 소켓의 파일 디스크립터 전달

위 함수를 호출하면서 파일 디스크립터를 인자로 전달하면 해당 파일은 종료하게 된다.

위 함수는 파일 뿐만 아니라 소켓을 닫을 때에도 사용된다.

 

∙파일에 데이터 쓰기

#include <unistd.h> ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t nbytes);
성공 시 전달한 바이트 수, 실패 시 -1 반환
fd	데이터 전송대상을 나타내는 파일 디스크립터 전달.
buf	전송할 데이터가 저장된 버퍼의 주소 값 전달
nbytes	전송할 데이터의 바이트 수 전달

write함수는 파일에 데이터를 출력(전송)하는 함수이다.

리눅스에서는 파일과 소켓을 동일하게 취급하므로, 소켓을 통해 다른 컴퓨터에 데이터를 전송할 때에도 이 함수를 사용할 수 있다.

size_t는 typedef을 통해서 unsigned int로 정의 되어있다.

 

∙파일에 저장된 데이터 읽기

#include <unistd.h> ssize_t read(int fd, void *buf, size_t nbytes);
성공 시 수신한 바이트 수(단 파일의 끝을 만나면 0), 실패 시 -1 반환
fd	데이터 수신대상을 나타내는 파일 디스크립터 전달.
buf	수신한 데이터를 저장할 버퍼의 주소 값 전달
nbytes	수신할 최대 바이트 수 전달

write 함수의 상대적인 기능을 제공하는 read 함수는 데이터를 입력(수신)하는 기능의 함수 이다.

 

 

∙윈도우 소켓을 위한 헤더와 라이브러리의 설정

윈속(윈도우 소켓)을 기반으로 프로그램을 개발하기 위해서는 기본적으로 다음 두 가지를 진행해야 한다.

• 헤더파일 winsock2.h를 포함한다.
• ws2_32.lib 라이브러리를 링크시켜야 한다.

 

⊙라이브러리 링크 시키는 방법

1. 프로젝트 오른쪽 버튼을 누른 뒤 속성

   

2. 속성창에서 '구성속성'→'링커'→'입력'→'추가 종속성' 혹은 '구성속성'→'입력'→'추가 종속성'

   

3. 라이브러리 추가.

 

 

 

∙윈속(winsock)의 초기화

#include <winsock2.h> int WSAStartup(WORD wVersionRequested, LPWSADATA lpWSAData);
성공 시 0, 실패 시 0이 아닌 에러코드 값 반환
wVersionRequested	프로그래머가 사용할 윈속의 버전정보 전달
lpWsaData	WSADATA라는 구조체 변수의 주소 값 전달

 

윈도우 소켓에는 몇몇 버전이 존재하는데 사용할 소켓의 버전정보를 WORD형으로 구성해서 wVersionRequested로 전달해야 한다.

예로 사용할 소켓의 버전이 1.2이면 1이 주 버전이고 2가 부 버전이므로 0x0201을 인자로 전달해야 한다.

이 번거로운 것을 해결해줄 매크로 함수 MAKEWORD가 제공되고 있다.

이 함수를 사용하면 다음과 같이 간단하게 WORD형 버전 정보를 구성 할 수 있다.

MAKEWORD(1,2)    //주 버전 1, 부 버전 2, 0x0201반환

MAKEWORD(2,2)    //주 버전 2, 부 버전 2, 0x0202 반환

 

lpWSAData에는 WSADATA구조체 변수의 주소 값을 인자로 전달해야 한다. (LPWSADATA는 WSADATA의 포인터 형이다.)

그러면 함수 호출이 완료되고 난 다음에 해당 변수에는 초기화된 라이브러리의 정보가 채워진다.

특별히 큰 의미는 지니지 않으나 함수호출을 위해서 반드시 WSADATA구조체 변수의 주소 값을 전달 해야한다.

 

#include <windsock2.h> int WSACleanup(void)

성공시 0 , 실패시 SOCKET_ERROR반환

위 함수를 호출하면 할당된 윈속 라이브러리는 윈도우 운영체제에 반환이 되면서 윈속관련 함수의 호출이 불가능해진다.

더 이상 윈속관련 함수의 호출이 불필요할 때, 위 함수를 호출하는 것이 원칙이나 프로그램이 종료되기 직전에 호출하는 것이 보통이다.

 

∙윈도우 기반 소켓관련 함수들

#include <winsock2.h> SOCKET socket(int af, int type, int protocol);

성공 시 소켓핸들, 실패 시 INVALID_SOCKET 반환

리눅스의 socket함수와 동일한 기능을 제공한다.

 

#include <winsock2.h> int bind(SOCKET s, const struct sockaddr *name, int namelen);

성공 시 소켓 핸들, 실패 시 SOCKET_ERROR반환

리눅스의 bind 함수와 동일한 기능을 제공한다.

IP주소와 PORT번호의 할당을 목적으로 호출되는 함수이다.

 

#include <winsock2.h> int listen(SOCKET s, int backlog);

성공 시 0, 실패 시 SOCKET_ERROR반환

리눅스의 listen 함수와 동일한 기능을 제공한다

소켓이 클라이언트 프로그램의 연결 요청을 받아들일 수 있는 상태가 되게 하는 것을 목적으로 호출되는 함수이다.

 

#include <winsock2.h> SOCKET accept(SOCKET s, struct sockaddr* addr, int *addrlen);

성공 시 소켓핸들, 실패 시 INVALID_SOCKET 반환

리눅스의 accept함수와 동일한 기능을 제공한다.

클라이언트 프로그램에서의 연결요청을 수락할 때 호출하는 함수이다.

 

#include <winsock2.h> int connect(SOCKET s, const struct sockaddr *name, int namelen);

성공 시 0, 실패 시 SOCKET_ERROR반환

클라이언트 프로그램에서 소켓을 기반으로 연결요청을 할 때 호출하는 함수로써, 리눅스의 connect함수와 동일 한 기능을 제공한다.

 

#include <winsock2.h> int closesocket(SOCKET s);

성공시 0, 실패 시 SOCKET_ERROR 반환

소켓을 닫을 때 호출하는 함수이다.

 

 

∙윈도우 기반 입출력 함수

#include <windsock2.h> int send(SOCKET s, const char *buf, int len, int flags);
성공 시 전송된 바이트 수, 실패시 SOCKET_ERROR반환
s	데이터 전송 상과의 연결을 의미하는 소켓의 핸들 값 전달.
buf	전송할 데이터를 저장하고 있는 버퍼의 주소 값 전달.
len	전송할 바이트 수 전달.
flags	데이터 전송 시 적용할 다양한 옵션 정보 전달.

리눅스의 write 함수와 비교하면 마지막 매개변수 flags가 존재하는 것 이외에는 차이가 없다.

리눅스에도 동일한 함수가 존재한다.

 

#include <winsock2.h> int recv(SOCKET s, const char* buf, int len, int flags);
성공 시 수신한 바이트 수(단 EOF 전송 시 0), 실패 시 SOCKET_ERROR반환
s	데이터 수신 대상과의 연결을 의미하는 소켓의 핸들 값 전달.
buf	수신된 데이터를 저장할 버퍼의 주소 값 전달.
len	수신할 수 있는 최대 바이트 수 전달.
flags	데이터 수신 시 적용할 다양한 옵션 정보 전달.