소켓 프로그래밍 1

소켓 프로그래밍

소켓은 7계층에서 4계층(프로세스 간의 통신)의 기능을 활용하기 위한 API이다. 즉, 프로그래밍 언어로 전송 계층의 기능들을 쉽게 이용할 수 있게 해주는 도우미라고 생각하면 된다. 소켓 프로그래밍에서 사용되는 함수에는 어떤 것들이 있는지 살펴보자.

소켓의 종류

소켓은 통신하는 대상이 누구인지에 따라 AF_UNIX, AF_INET 통신 방식에 따라 SOCK_STREAM, SOCK_DGRAM으로 나눌 수 있다. 즉 4가지 종류의 소켓이 조합될 수 있다.

• AF_UNIX : 하나의 호스트(시스템)내에서 서로 다른 프로세스간에 통신을 하는 경우로 하나의 호스트내에서 유일하게 존재하는 ‘경로명’를 주소로 활용한다.

• AF_INET : 서로 떨어져 있는 호스트의 프로세스간에 통신을 하는 경우로 다른 호스트의 IP주소와 포트번호를 주소로 활용한다.

• SOCK_STREAM : TCP를 사용하는 경우 (연결 수립을 통한 신뢰성 보장)

• SOCK_DGRAM : UDP를 사용하는 경우

int sd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); 
// 다른 호스트의 프로세스와 TCP 방식으로 통신

소켓 함수

socket(int domain, int type, int protocol);

// domain : AF_UNIX, AF_INET
// type   : SOCK_STREAM, SOCK_DGRAM

소켓을 생성하는 함수로 정수형의 socket descriptor를 반환한다. socket descriptor는 통신을 위해 사용된다.

bind(int sd, const struct sockaddr * name, socklen_t namelen);

// sd : socket descriptor

// * name : 주소 정보가 들어 있는 구조체 
// sockaddr : sockaddr_un와 sockaddr_in을 sockaddr 타입으로 강제 형변환

socket() 함수를 통해 생성된 socket descriptor에 주소를 부여해 준다. 즉, 소켓 기술자에 주소를 매핑해 주기 위해 사용된다.

listen(int sd, int backlog);

// backlog : 소켓에서 대기할 수 있는 클라이언트의 연결 요청 개수 (5로 설정하는것이 일반적)

소켓을 활성화하는 함수이다. 클라이언트의 접속을 받을 상태가 되는 것으로 연결형 서비스에서만 사용한다. (accpet를 호출한 준비가 되어 있음…)

accept(int sd, struct sockaddr * addr socklen_t * addlen);

// addr : 연결을 요청한 클라이언트의 소켓 주소가 (운영체제에 의해?)자동으로 입력된다.
// 기본적으로 Blocking 방식으로 동작하는 accept함수를 누가 깨웠는지에 대한 정보가 자동으로 입력된다.

클라이언트의 connect 요청을 받기 위한 함수로, 특정 클라이언트와 1 : 1 통신을 위한 전용의 소켓 기술자가 반환된다.

connect(int sd, const struct sockaddr * name, socklen_t namelen);

//name : 어느 서버로 접속할지에 대한 정보 (연결을 요청할 서버의 정보)

클라이언트 프로세스가 서버 프로세스에 연결 요청을 할 때 사용하는 함수이다. 클라이언트는 통신을 위해서 서버에 대한 정보를 알고 있어야 한다.

accept와 connect의 관계

동작 흐름

1. 서버가 accept()를 호출하고 blocking 상태가 된다. (accept는 기본적으로 blocking 상태로 동작한다.)
2. 클라이언트가 connect()를 호출 (connect의 매개 변수로 서버의 정보가 입력된다.)
3. blocking 상태의 서버가 깨어나면서 새로운 소켓이 생성되고, 서버는 해당 소켓을 활용해 클라이언트와 통신을 수행한다. (accept 함수는 클라이언트와의 통신을 위한 전용 소켓을 반환한다.)

정리

• accept는 서버에서 호출하는 함수이다.
• connect는 클라이언트에서 호출하는 함수이다.
• 서버는 accept를 호출하고 먼저 기다려야 하고, 이후 클라이언트가 connect 호출해야 한다.
• accept가 호출되기 전에 클라이언트가 connect를 호출하게 되면 에러가 발생한다.

send();
recv();

메시지를 주고받을 때 사용하는 함수이다. TCP는 3-way Handshake를 통해 연결이 수립된 상태로 통신을 진행함으로 send/recv를 사용한다. UDP의 경우에는 연결을 수립하지 않은 상태에서 통신함으로 누구로부터 메시지를 받는지, 누구에게 메시지를 전송하는지 명시해야 하므로 sendto/recvfrom 함수를 통해 메시지를 주고받는다.