소캣

C 소캣

• 소캣이란
  • 응용프로그램을 개발할 때 TCP/UDP 또는 IP(raw socket)를 이용하여 프로그램을 개발 할 수 있도록 지원
  • 응용프로그램 개발하기 위해 하위 계층 프로토콜을 사용할 수 있도록 제공
    • TCP: mail, web, ftp, telnet 등 신뢰성 있는 전송이 필요한 경우
    • UDP: DNS, 실시간 스트리밍 서비스, 등 connectionless 전송 이 필요한 경우
    • IP: ping, traceroute 같은 IP 계층을 이용한 프로그램일 경우
  • 유닉스/리눅스에서의 소켓 인터페이스
    • 파일 입출력(I/O)과 유사한 구조
    • 유닉스/리눅스에서 다음과 같이 파일을 오픈하면
      • fd = open("sample.txt", O_RDONLY)
      • 양의 정수값을 리턴하는데 이를 파일 디스크립터(file descriptor, 일종의 포인터)라고 하고 프로그 램에서 이 오픈된 파일을 액세스할 때 이 파일 디스크립터를 사용
      • read(fd, buf, 512)
  • 소켓 디스크립터
    • sd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)
• 연결 절차

• 소캣 생성 함수
  • int socket(int family, int type, int protocol)
    • Family
      • AF_INET: AF_INET (인터넷 주소 체계)  주로 사용
      • AF_UNIX (유닉스 주소 체계)
      • AF_INET6 (128비트 IPv6 주소 체계)  IPv6일 때 사용
    • Type
      • 연결형
        • 1. SOCK_STREAM
      • 비연결형
        • 1. SOCK_DGRAM
    • Protocal
      • 소켓 지원 프로그램 지정, 보통 0 사용
• 소켓 주소를 담는 구조체
  • in_adddr inet_addr(const char *string) 문자열을 32비트 정수 인터넷 주소 형태로 변환하는 함수
  • uint32 htonl(uint32) 리틀 엔디안에서 빅 엔디안으로 변환하는 함수 long 형으로
  • uint16 htons(uint16) short 형으로
  • int atoi(string) 문자열을 정수로 변환하는 함수
• struct sockaddr { u_short sa_family; /* address family */ char sa_data[14]; /* address */ }; struct sockaddr_in { short sin_family; /* address family */ u_short sin_port;/* 16비트 포트번호 */ struct in_addr sin_addr;/* 32비트 IP 주소*/ char sin_zero[8];/* 더미 문자열: 전체 크기를 sockaddr */ /* 구조체와동일한 16바이트로 하기위한 */ }; • 1byte = char • 2byte = short • 4byte = long
• 빅 엔디안(통신)과 리틀 엔디안(계산)의 차이

• 메모리에 값을 저장 하는 방식
  • 리틀 엔디안 little endian: 주로 계산을 하는 PC에서 사용
  • : 값을 작은 바이트 부분부터 메모리에 저장
  • 빅 엔디안 big endian
  • : 큰 부분부터 메모리에 저장 : 주로 통신에서 사용

• 소켓과 주소를 묶어주는 함수 bind()
  • *int bind(int socket_fd,(struct sockaddr )&server_addr,sizeof(server_addr));
    • 외부에서 소켓으로 접속하기 위해서는 생성한 소켓과 사용할 주소를 묶어주는 작업이 서버에서는 필요
    • 클라이언트에서 서버의 주소와 포트 정보를 이용하여 연결 접속 시도하기 때문
    • 성공시0실패시-1
• 클라이언트의 연결을 대기하는 listen()
  • int listen(int s, int backlog);
    • 클라이언트에서 이 소켓으로 연결요청(connect())하면 TCP 연결을 설정하고 서버에서 연결을 받아들이기 위해 accept() 수행
  • int s : 소켓 번호
  • int backlog : 연결을 기다릴 수 있는 클라이언트의 최대 수
• 클라이언트의 연결을 수락하는 accept()
  • **int accept(int s, struct sockaddr addr,int addrlen);
    • 성공하면 클라이언트와 통신할 수 있는 새로운 소켓이 생성하여 반환된다 (실패시 -1)
    • 서버는 이 후로는 이 소켓으로 클라이언트와 통신하게 됨
  • int s : 소켓 번호
  • struct sockaddr *addr : 연결 요청을 한 클라이언트의 소켓주소 구조체
  • int *addrlen : *addr 구조체 크기의 포인터
• 송신 함수
  • int send(int s, char * buf, int length, int flags)
    • int send(int s, char * buf, int length, int flags)
    • int s : 소켓,
    • char *buf: 전송할 데이터
    • int length: 데이터 길이
    • int flags: 0반환값: 보낸 바이트 수, 음수면 실패
  • int write(int s, const void buf, int length)*
    • int s: 소켓
    • buf: 전송할 데이터
    • length: 데이터 길이
    • 반환값: 보낸 바이트 수, 음수면 실패

    write(client_fd, buffer, msg_size);
    

• 수신 함수
  • int recv(int s, char * buf, int length, int flags)
    • int s : 소켓,
    • char *buf: 전송할 데이터
    • int length: 데이터 길이
    • int flags: 0반환값: 받은 바이트 수, 음수면 실패
  • int read(int s, const void buf, int length)*
    • int s: 소켓
    • buf: 전송할 데이터
    • length: 데이터 길이 반환값: 받은 바이트 수, 음수면 실패

    msg_size = read(client_fd, buffer, BUF_LEN);
    

• TCP에서 송수신
  • write() 또는 send()실행하면 송신
    1. TCP의 송신 버퍼로 데이터가 들어감
    2. 송신 버퍼가 full 이면 write() send() 함수에서 대기
    3. 버퍼가 비면 버퍼로 데이터 전송
    4. 버퍼에 데이터가 다 들어가면 write() send() 반환
  • read() 또는 recv()실행하면 수신 대기
    1. 이 문장을 수행하면 소켓을 통해 데이터가 수신 버퍼에 도착할 때 까지 대기
    2. 수신버퍼에 데이터가 도착하면 수신 반환
    *** accept() 와 수신 부분에서 대기 발생**
• 종료함수
  • int close(int s)
    • int s : 소켓,반환값: 보낸 바이트 수, 음수면 실패
    • 서버나 클라이언트 어느 쪽이든 먼저 호출 가능
    • 서버나 클라이언트의 버퍼에 데이터가 있어 전송 중이면 전송을 끝내고 종료
• 서버로 연결 요청하는 함수 connect
  • *int connect(int socket,const struct sockaddr addr, int addrlen)
    • 서버가 listen() accept() 호출하여 대기하고 있지 않으면 에러 발생
    • int socket : 소켓 번호(디스크립터)
    • const struct sockaddr *addr : 상대방 서버의 소켓서버 구조체
    • int addrlen : 구조체 *addr의 크기성공 시0,실패 시-1반환

C# 소캣

• System.Net
  • IPAddress class
    • 32비트 IP 주소 저장: byte[4]
    • 201.203.122.134을 저장하려면
    • IPAddress adAddr = IPAddress.Parse(“201.203.122.134“); Console.WriteLine(ipAddr); IPAddress adAddr2 = new IPAddress(new byte[] {201, 203, 122, 134}); Console.WriteLine(ipAddr2);
    • IPv4, IPv6 모두 제공
    • 보통 서버는 IPv4 사용, 일반 클라이언트는 사설 IP 주소 사용하거나 IPv6 주소 배부 사설 주소 범위
      • 10.0.0.0~10.255.255.255,
      • 172.16.0.0~172.32.255.255,
      • 192.168.0.0~192.168.255.255
  • IPEndPoint class
    • IP 주소와 포트번호

    IPEndPoint endpoint = new IPEndPoint();
    IPEndPoint(IPAddress.Parse(“201.203.122.134“), 9000);
    

  • Dns class
  • IPHostEntry entry = Dns.GetHostEntry(“www.microsoft.com”); foreach (IPAddress ipAddress in entry.AddressList){ Console.WriteLine(ipAddress); }
  • 현재 컴퓨터에 할당된 IP 주소 찾기
  • string myComputer = Dns,GetHostName(); Console.WriteLine(“컴퓨터 이름: ” + myComputer); IPHostEntry entry = Dns.GetHostEntry(myComputer); foreach (IPAddress ipAddress in entry.AddressList){ Console.WriteLine(ipAddress); }
• System.Net.Sockets.Socket
  • public Socket 클래스
  • public Socket { AddressFamily addressFamily, // 주소 패밀리, AddressFamily.InterNetwork SocketType socketType,// 소켓 타입, SocketType.Stream/Dgram ProtocolType protocolType,// 프로토콜 타입, ProtocolType.Tcp/Udp }
  • 생성자
    • IPv4 TCP
    • socket( AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
    • IPv4 UDP
    • socket( AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Dgram, ProtocolType.Udp);
    • IPv6 TCP
    • socket( AddressFamily.InterNetworkV6, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
  • Bind()
    • public void Bind (System.Net.EndPoint localEP);
    • Exceptions
      • ArgumentNullException: localEP 값이 null일 떄
      • SocketException: socket에 접속하려 할 때 에러 발생
      • ObjectDisposedException: Socket이 closed되었을 때
      • SecurityException: A caller higher in the call stack does not have permission for the requested operation.

    try { aSocket.Bind(anEndPoint);
    } catch (Exception e) { 
    Console.WriteLine("Winsock error: " + e.ToString()); 
    }
    

  • Listen()
    • public void Listen (int backlog);
    • backlog Int32
      • The maximum length of the pending connections queue.
    • Exceptions
      • SocketException: 소켓 접속하려 할 때 발생하는 에러
      • ObjectDisposedException: 소켓이 이미 닫혔을 때
    • LISTEN causes a connection-oriented Socket
      • To listen for incoming connection attempts.
    • The backlog parameter specifies the number of incoming connections
      • that can be queued for acceptance.
      • To determine the maximum number of connections you can specify, retrieve the MaxConnections (2147483647 )value.
      • Listen does not block.
    • Code
    • // create the socket Socket listenSocket = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp); // bind the listening socket to the port IPAddress hostIP =IPAddress.Any; IPEndPoint ep = new IPEndPoint(hostIP, port); listenSocket.Bind(ep); // start listening listenSocket.Listen(backlog);
  • Accept()
    • public Accept ();
      • Creates a new Socket for a newly created connection
      • Returns
        • Socket: A Socket for a newly created connection
    • Exceptions
      • SocketException: 소켓 접속하려 할 때 발생하는 에러
      • ObjectDisposedException: 소켓이 이미 닫혔을 때
      • InvalidOperationException:소켓이 LISTEN 하고 있을 않을 때
        • You must call Bind(EndPoint) and Listen(Int32) before calling Accept()

    Socket mySocket = listenSocket.Accept();
    

  • Connnet()
    • public void Connect (string host, int port);
    • Parameters
      • Host : String, The name of the remote host.
      • port: Int32, The port number of the remote host.
    • Exceptions
      • ArgumentNullException:host is null.
      • ArgumentOutOfRangeException: The port number is not valid.
      • SocketException: An error occurred when attempting to access the socket.
      • ObjectDisposedException: The Socket has been closed.
      • NotSupportedException: This method is valid for sockets in the InterNetwork or InterNetworkV6 families.
      • InvalidOperationException: The Socket has been placed in a listening state by calling Listen(Int32).

    Socket s = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream,
    ProtocolType.Tcp);
    Console.WriteLine("Establishing Connection to {0}", host);
    s.Connect(IPAddress.Parse(“서버주소”), port); 
    Console.WriteLine("Connection established");
    

    • If you are using a connection-oriented protocol such as TCP,
      • the Connect method synchronously establishes a network connection between LocalEndPoint and the specified remote host.
    • If you are using a connectionless protocol,
      • Connect establishes a default remote host.
    • After you call Connect you can
      • send data to the remote device with the Send method, or
      • receive data from the remote device with the Receive method.
    • Connect method will block
      • unless you specifically set the Blocking property to false prior to calling Connect.
      • If you are using a connection-oriented protocol like TCP and you do disable blocking,
        • Connect will throw a SocketException
        • because it needs time to make the connection.
  • Close()
    • public void Close ();
    • Closes the Socket connection and releases all associated resources.
    • The Close method closes the remote host connection and
      • releases all managed and unmanaged resources associated with the Socket.
    • Upon closing, the Connected property is set to false.

    try {
    aSocket.Shutdown(SocketShutdown.Both); }
    finally
    { aSocket.Close(); }
    

  • Shutdown()
    • public void Shutdown (System.Net.Sockets.SocketShutdown how);
    • Parameters• How: SocketShutdown, One of the SocketShutdown values that specifies the operation that will no longer be allowed
    • Exceptions
      • SocketException: An error occurred when attempting to access the socket
      • ObjectDisposedException: The Socket has been closed.
    • public enum SocketShutdown

• Send()
  • public int Send (byte[] buffer);
    • Sends data to a connected Socket.
    • Parameters
      • Buffer Byte[] An array of type Byte that contains the data to be sent.
    • Returns
      • Int32 The number of bytes sent to the Socket.
    • Exceptions
      • ArgumentNullException buffer is null.
      • SocketException An error occurred when attempting to access the socket.
      • ObjectDisposedException The Socket has been closed.
  • public int Send (byte[] buffer, int size, System.Net.Sockets.SocketFlags socketFlags);
    • Parameters
      • buffer Byte[] An array of type Byte that contains the data to be sent.
      • size Int32 The number of bytes to send.
    • Returns
      • Int32 The number of bytes sent to the Socket.
  • public int Send (byte[] buffer, int offset, int size, System.Net.Sockets.SocketFlags socketFlags);
    • Parameters
      • buffer Byte[] An array of type Byte that contains the data to be sent.
      • Offset Int32 The position in the data buffer at which to begin sending data
      • size Int32 The number of bytes to send.
    • Returns
      • Int32 The number of bytes sent to the Socket.
• Receive()
  • public int Receive (byte[] buffer);
    • Receives data from a bound Socket into a receive buffer.
    • Parameters
      • Buffer Byte[] An array of type Byte that is the storage location for the received data.
    • Returns
      • Int32 The number of bytes received.
    • Exceptions
      • ArgumentNullException buffer is null.
      • SocketException An error occurred when attempting to access the socket.
      • ObjectDisposedException The Socket has been closed.
      • SecurityException A caller in the call stack does not have the required
  • public int Receive (byte[] buffer, int size,System.Net.Sockets.SocketFlags socketFlags);
    • Parameters
      • Buffer Byte[] An array of type Byte that is the storage location for the received data.
      • Size Int32 The number of bytes to receive.
      • socketFlags SocketFlags A bitwise combination of the SocketFlags values.
    • Returns
      • Int32 The number of bytes received.
  • public int Receive (byte[] buffer, int offset, int size, System.Net.Sockets.SocketFlags socketFlags);
    • Parameters
      • buffer Byte[] An array of type Byte that is the storage location for the received data.
      • offset Int32 The location in buffer to store the received data
      • size Int32 The number of bytes to receive.
      • socketFlags SocketFlags A bitwise combination of the SocketFlags values.
    • Returns
      • int32 The number of bytes received.

• try/catch 문장은 왜 있는가? 어떨 때 catch 문장이 사용되는가?
• 위의 본 예제는 서버의 경우 클라이언트의 요청을 기다리는 동안 다른 일을 할 수 있는가?
• 클라이언트와 서버가 마음대로 데이터를 보낼 수 있는가?
• 서버가 클라이언트가 보내는 데이터를 받기 위해서는 무슨 일하는가?
• 여러 명의 클라이언트가 동시에 접속할 수 있는가?
• 우리가 흔히 쓰는 채팅 프로그램이 되려면 어떤 기능이 추가되어야 할까?