11 소켓 프로그래밍 기초.

Presentation on theme: "11 소켓 프로그래밍 기초."— Presentation transcript:

1 11 소켓 프로그래밍 기초

2 학습목표 TCP/IP 프로토콜의 기본 개념을 이해한다. IP 주소와 포트번호의 개념을 이해한다. 소켓 관련 구조체와 함수를 이해한다. 소켓을 이용한 통신 프로그램을 작성할 수 있다.

3 목차 TCP/IP 개요 IP 주소와 호스트명 포트번호 소켓 프로그래밍 기초 소켓 인터페이스 함수 유닉스 도메인 소켓 예제 인터넷 소켓 예제

4 TCP/IP 개요 TCP/IP 인터넷의 표준 프로토콜 5계층(4계층)으로 구성 TCP와 UDP의 차이

5 호스트명과 주소 읽어오기: gethostent(3), sethostent(3), endhostent(3)
IP주소와 호스트명[1] IP주소와 호스트명 IP주소 : 인터넷을 이용할 때 사용하는 주소로 점(.)으로 구분된 32비트 숫자 호스트명 : . 시스템에 부여된 이름 호스트명(도메인명)과 IP주소를 관리하는 서비스 -> DNS 호스트명과 IP주소 변환 /etc/hosts 파일 또는 DNS, NIS 등 /etc/nsswitch.conf 파일에 주소변환을 누가 할 것인지 지정 호스트명과 주소 읽어오기: gethostent(3), sethostent(3), endhostent(3) hosts: files dns #include <netdb.h> struct hostent *gethostent(void); int sethostent(int stayopen); int endhostent(void);

6 IP주소와 호스트명[1] hostent 구조체 gethostent : 호스트명과 IP주소를 읽오 hostent 구조체에 저장
sethostent : 데이터베이스의 읽기 위치를 시작위치로 재설정 endhostent : 데이터베이스를 닫는다 hostent 구조체 struct hostent { char *h_name; char **h_aliases; int h_addrtype; int h_length; char **h_addr_list; }

7 [예제 11-1] 호스트명 읽어오기 01 #include <netdb.h>
ex11_1.c 01 #include <netdb.h> 02 #include <stdio.h> 03 04 int main(void) { struct hostent *hent; 06 sethostent(0); 08 while ((hent = gethostent()) != NULL) printf("Name=%s\n", hent->h_name); 11 endhostent(); 13 return 0; 15 } 처음 위치로 이동 DB의 내용을 차례로 읽어오기 DB 닫기 # gcc ex11_1.c 정의되지 않음 첫번째 참조된 기호 파일: endhostent /var/tmp//ccwQu9hN.o gethostent /var/tmp//ccwQu9hN.o sethostent /var/tmp//ccwQu9hN.o ld: 치명적: 기호 참조 오류. a.out에 출력이 기록되지 않음 collect2: ld returned 1 exit status 왜 실행파일이 생성되지 않을까?

8 [예제 11-1] 실행결과 표준 C 라이브러리에 없는 함수들이기 때문에
endhostent, gethostent, sethostent libnsl.so 라이브러리를 링크해야 -> /usr/lib 디렉토리에 위치 /etc/host파일의 내용이 다음과 같을 때 실행결과 # gcc -o ex11_1.out ex11_1.c -lnsl # cat /etc/hosts # # Internet host table localhost hanbit # ex11_1.out Name=localhost Name= Name=hanbit

9 호스트명으로 정보 검색: gethostbyname(3)
IP주소와 호스트명[2] 호스트명으로 정보 검색: gethostbyname(3) IP주소로 정보 검색: gethostbyaddr(3) type에 지정할 수 있는 값 #include <netdb.h> struct hostent *gethostbyname(const char *name); #include <netdb.h> struct hostent *gethostbyaddr(const char *addr, int len, int type); AF_UNSPEC 0 /* 미지정 */ AF_UNIX 1 /* 호스트 내부 통신 */ AF_INET 2 /* 인터네트워크 통신: UDP, TCP 등 */ AF_IMPLINK 3 /* Arpanet의 IMP 주소 */ AF_PUP 4 /* PUP 프로토콜 : BSP 등 */ AF_CHAOS 5 /* MIT의 CHAOS 프로토콜 */ AF_NS 6 /* XEROX의 NS 프로토콜 */ AF_NBS 7 /* NBS 프로토콜 */ …

10 포트 정보 읽어오기: getservent(3), setservent(3), endservent(3)
포트번호[1] 포트번호 호스트에서 동작하고 있는 서비스를 구분하는 번호 2바이트 정수로 0~65535까지 사용가능 잘 알려진 포트 : 이미 정해져 있고 자주 사용하는 포트 텔넷(23), HTTP(80), FTP(21) 관련 파일 : /etc/services 포트 정보 읽어오기: getservent(3), setservent(3), endservent(3) getservent : 포트 정보를 읽어 servent 구조체로 리턴 setservent : 읽기 위치를 시작으로 재설정 endservent : 데이터베이스 닫기 #include <netdb.h> struct servent *getservent(void); int setservent(int stayopen); int endservent(void); struct servent { char *s_name; char **s_aliases; int s_port; char **s_proto; }

11 [예제 11-2] getservent 함수로 포트 정보 읽어오기
ex11_2.c 01 #include <netdb.h> 02 #include <stdio.h> 03 04 int main(void) { struct servent *port; int n; 07 setservent(0); 09 for (n = 0; n < 5; n++) { port = getservent(); printf("Name=%s, Port=%d\n", port->s_name, port->s_port); } 14 endservent(); 16 return 0; 18 } 처음 위치로 이동 DB의 내용을 차례로 5개만 읽어오기 DB닫기 # ex11_2.out Name=tcpmux, Port=256 Name=echo, Port=1792 Name=discard, Port=2304 socket라이브러리를 지정해서 컴파일해야 한다. # gcc –o ex11_2.out ex11_2.c -lsocket

12 서비스명으로 정보 검색: getservbyname(3)
포트번호[2] 서비스명으로 정보 검색: getservbyname(3) name : 검색할 포트명 proto : tcp 또는 udp 또는 NULL 포트 번호로 정보 검색: getservbyport(3) #include <netdb.h> struct servent *getservbyname(const char *name, const char *proto); #include <netdb.h> struct servent *getservbyport(int port, const char *proto);

13 소켓 프로그래밍 기초[1] 소켓의 종류 소켓의 통신 방식 AF_UNIX AF_INET SOCK_STREAM SOCK_DGRAM
SOCK_STREAM : TCP 사용 SOCK_DGRAM : UDP 사용 AF_UNIX AF_INET SOCK_STREAM SOCK_DGRAM

14 소켓 프로그래밍 기초[2] 소켓 주소 구조체 유닉스 도메인 소켓의 주소 구조체 struct sockaddr_un {
인터넷 소켓의 주소 구조체 struct sockaddr_un { sa_family_t sun_famyly; char sun_path[108] }; sun_family : AF_UNIX sun_path : 통신에 사용할 파일의 경로명 struct sockaddr_in { sa_family_t sin_family; in_port_t sin_port; struct in_addr sin_addr; }; struct in_addr { in_addr_t s_addr;

15 소켓 프로그래밍 기초[3] 바이트 순서 함수 정수를 저장하는 방식 : 빅엔디안, 리틀엔디안
빅엔디안 : 메모리의 낮은 주소에 정수의 첫 바이트를 위치 -> 모토로라, 썬 리틀엔디안 : 메모리의 높은 주소에 정수의 첫 바이트를 위치 -> 인텔 TCP/IP 네트워크에서 바이트 순서 표준 : 빅엔디안 호스트 바이트 순서(HBO) : 시스템에서 사용하는 바이트 순서 네트워크 바이트 순서(NBO) : 네트워크에서 사용하는 바이트 순서 htonl :32비트 HBO를 32비트 NBO로 변환 htons : 16비트 HBO를 16비트 NBO로 변환 ntohl : 32비트 NBO를 32비트 HBO로 변환 ntohs : 16비트 NBO를 16비트 HBO로 변환 #include <sys/types.h> #include <netinet/in.h> #include <inttypes.h> uint32_t htonl(unit32_t hostlong); uint16_t htons(unit16_t hostshort); uint32_t ntohl(unit32_t netlong); uint16_t ntohs(unit16_t netshort);

16 [예제 11-3] NBO를 HBO로 변환하기 01 #include <netdb.h>
ex11_3.c 01 #include <netdb.h> 02 #include <stdio.h> 03 04 int main(void) { struct servent *port; int n; 07 setservent(0); 09 for (n = 0; n < 5; n++) { port = getservent(); printf("Name=%s, Port=%d\n", port->s_name, ntohs(port->s_port)); } 14 endservent(); 16 return 0; 18 } NBO를 HBO로 변환하기 위한 함수 호출 # ex11_3.out Name=tcpmux, Port=1 Name=echo, Port=7 Name=discard, Port=9

17 [예제 11-4] HBO를 NBO로 변환하기 01 #include <netdb.h>
ex11_4.c 01 #include <netdb.h> 02 #include <stdio.h> 03 04 int main(void) { struct servent *port; 06 port = getservbyname("telnet", "tcp"); printf("Name=%s, Port=%d\n", port->s_name, ntohs(port->s_port)); 09 port = getservbyport(htons(21), "tcp"); printf("Name=%s, Port=%d\n", port->s_name, ntohs(port->s_port)); 12 return 0; 14 } 이름으로 서비스 포트번호 검색 HBO를 NBO로 변환하여 포트번호 검색 # ex11_4.out Name=telnet, Port=23 Name=ftp, Port=21

18 문자열 행태의 IP주소를 숫자형태로 변환 : inet_addr(3)
과 같이 점(.)으로 구분된 형태 시스템 내부 저장 방법 : 이진값으로 바꿔서 저장 외부적 사용 형태 : 문자열로 사용 문자열 행태의 IP주소를 숫자형태로 변환 : inet_addr(3) 구조체 형태의 IP주소를 문자열 형태로 변환: inet_ntoa(3) #include <sys/types.h> #include <sys/socket.h> #include <netinet/in.h> #include <arpa/inet.h> in_addr_t inet_addr(const char *cp); #include <sys/types.h> #include <sys/socket.h> #include <netinet/in.h> #include <arpa/inet.h> char *inet_ntoa(const struct in_addr in);

19 [예제 11-5] IP 주소 변환하기 ex11_5.c ... 09 int main(void) { in_addr_t addr; struct hostent *hp; struct in_addr in; 13 if ((addr = inet_addr(" ")) == (in_addr_t)-1) { printf("Error : inet_addr( \n"); exit(1); } 18 hp = gethostbyaddr((char *)&addr, 4, AF_INET); if (hp == NULL) { (void) printf("Host information not found\n"); exit(2); } 24 printf("Name=%s\n", hp->h_name); 26 (void) memcpy(&in.s_addr, *hp->h_addr_list, sizeof (in.s_addr)); 0; printf("IP=%s\n", inet_ntoa(in)); 29 return 0; 31 } 문자열 행태를 이진형태로 변환 주소로 호스트명 검색 구조체 형태에서 문자열로 변환하여 출력 # gcc -o ex11_5.out ex11_5.c -lsocket -lnsl # ex11_5.out Name= IP=

20 소켓 인터페이스 함수[1] 소켓 인터페이스 함수 socket : 소켓 파일기술자 생성
bind : 소켓 파일기술자를 지정된 IP 주소/포트번호와 결합(bind) listen : 클라이언트의 접속 요청 대기 connect : 클라이언트가 서버에 접속 요청 accept : 클라이언트의 접속 허용 recv : 데이터 수신(SOCK_STREAM) send : 데이터 송신(SOCK_STREAM) recvfrom : 데이터 수신(SOCK_DGRAM) sendto : 데이터 송신(SOCK_DGRAM) close : 소켓 파일기술자 종료

21 소켓 인터페이스 함수[2] 소켓 생성하기: socket(2) #include <sys/types.h>
domain : 소켓 종류(AF_UNIX, AF_INET) type : 통신방식(TCP, UDP) protocol : 소켓에 이용할 프로토콜 #include <sys/types.h> #include <sys/socket.h> int socket(int domain, int type, int protocol); int sd; sd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

22 소켓 인터페이스 함수[3] 소켓에 이름 지정하기: bind(3) #include <sys/types.h>
name : 소켓의 이름을 표현하는 구조체 #include <sys/types.h> #include <sys/socket.h> int bind(int s, const struct sockaddr *name, int namelen); int sd; struct sockaddr_in sin; memset((char *)&sin, '\0', sizeof(sin)); sin.sin_family = AF_INET; sin.sin_port = htons(9000); sin.sin_addr.s_addr = inet_addr(" "); memset(&(sin.sin_zero), 0, 8); bind(sd, (struct sockaddr *)&sin, sizeof(struct sockaddr));

23 클라이언트 연결 기다리기: listen(3)
소켓 인터페이스 함수[4] 클라이언트 연결 기다리기: listen(3) backlog : 최대 허용 클라이언트 수 연결 요청 수락하기: accept(3) addr: 접속을 요청한 클라이언트의 IP 정보 #include <sys/types.h> #include <sys/socket.h> int listen(int s, int backlog); listen(sd, 10); #include <sys/types.h> #include <sys/socket.h> int accept(int s, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen); int sd, new_sd; struct sockaddr_in sin, clisin; new_sd = accept(sd, &clisin, &sizeof(struct sockaddr_in));

24 소켓 인터페이스 함수[5] 서버와 연결하기: connect(3) #include <sys/types.h>
name : 접속하려는 서버의 IP정보 #include <sys/types.h> #include <sys/socket.h> int connect(int s, const struct sockaddr *name, int namelen); int sd; struct sockaddr_in sin; memset((char *)&sin, '\0', sizeof(sin)); sin.sin_family = AF_INET; sin.sin_port = htons(9000); sin.sin_addr.s_addr = inet_addr(" "); memset(&(sin.sin_zero), 0, 8); connect(sd, (struct sockaddr *)&sin, sizeof(struct sockaddr));

25 소켓 인터페이스 함수[6] 데이터 보내기: send(3) 데이터 받기: recv(3)
#include <sys/types.h> #include <sys/socket.h> ssize_t send(int s, const void *msg, size_t len, int flags); char *msg = "Send Test\n"; int len = strlen(msg) + 1; if (send(sd, msg, len, 0) == -1) { perror("send"); exit(1); } #include <sys/types.h> #include <sys/socket.h> ssize_t recv(int s, void *buf, size_t len, int flags); char buf[80]; int len, rlen; if ((rlen = recv(sd, buf, len, 0)) == -1) { perror("recv"); exit(1); }

26 소켓 인터페이스 함수[7] UDP 데이터 보내기: sendto(3) #include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h> ssize_t sendto(int s, const void *msg, size_t len, int flags, const struct sockaddr *to, int tolen); char *msg = "Send Test\n"; int len = strlen(msg) + 1; struct sockaddr_in sin; int size = sizeof(struct sockaddr_in); memset((char *)&sin, '\0', sizeof(sin)); sin.sin_family = AF_INET; sin.sin_port = htons(9000); sin.sin_addr.s_addr = inet_addr(" "); memset(&(sin.sin_zero), 0, 8); if (sendto(sd, msg, len, 0, (struct sockaddr *)&sin, size) == -1) { perror("sendto"); exit(1); }

27 소켓 인터페이스 함수[3] UDP 데이터 받기: recvfrom(3) #include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h> ssize_t recvfrom(int s, void *buf, size_t len, int flags, struct sockaddr *from, int *fromlen); char buf[80]; int len, size; struct sockaddr_in sin; if (recvfrom(sd, buf, len, 0, (struct sockaddr *)&sin, &size) == -1) { perror("recvfrom"); exit(1); }

28 소켓 함수의 호출 순서

29 [예제 11-6] (1) 유닉스 도메인 소켓(서버) ... 08 #define SOCKET_NAME "hbsocket" 09
ex11_6s.c ... 08 #define SOCKET_NAME "hbsocket" 09 10 int main(void) { char buf[256]; struct sockaddr_un ser, cli; int sd, nsd, len, clen; 14 if ((sd = socket(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0)) == -1) { perror("socket"); exit(1); } 19 memset((char *)&ser, 0, sizeof(struct sockaddr_un)); ser.sun_family = AF_UNIX; strcpy(ser.sun_path, SOCKET_NAME); len = sizeof(ser.sun_family) + strlen(ser.sun_path); 24 소켓 이름 유닉스 도메인 소켓 생성 소켓구조체에 값 지정

30 [예제 11-6] (1) 유닉스 도메인 소켓(서버) ex11_6s.c
if (bind(sd, (struct sockaddr *)&ser, len)) { perror("bind"); exit(1); } 29 if (listen(sd, 5) < 0) { perror("listen"); exit(1); } 34 printf("Waiting ...\n"); if ((nsd = accept(sd, (struct sockaddr *)&cli, &clen)) == -1) { perror("accept"); exit(1); } 40 if (recv(nsd, buf, sizeof(buf), 0) == -1) { perror("recv"); exit(1); } printf("Received Message: %s\n", buf); close(nsd); close(sd); 49 return 0; 51 } 소켓기술자와 소켓 주소 구조체 연결 클라이언트 접속 대기 클라이언트 접속 수용 클라이언트가 보낸 메시지 읽기

31 [예제 11-6] (2) 유닉스 도메인 소켓(클라이언트)
ex11_6c.c ... 08 #define SOCKET_NAME "hbsocket" 09 10 int main(void) { int sd, len; char buf[256]; struct sockaddr_un ser; 14 if ((sd = socket(AF_UNIX, SOCK_STREAM, 0)) == -1) { perror("socket"); exit(1); } 19 memset((char *)&ser, '\0', sizeof(ser)); ser.sun_family = AF_UNIX; strcpy(ser.sun_path, SOCKET_NAME); len = sizeof(ser.sun_family) + strlen(ser.sun_path); 24 if (connect(sd, (struct sockaddr *)&ser, len) < 0) { perror("bind"); exit(1); } 소켓 생성 소켓 주소 구조체에 값 지정 서버에 연결 요청

32 [예제 11-6] (2) 유닉스 도메인 소켓(클라이언트)
ex11_6c.c strcpy(buf, "Unix Domain Socket Test Message"); if (send(sd, buf, sizeof(buf), 0) == -1) { perror("send"); exit(1); } close(sd); 36 return 0; 38 } 서버에 데이터 전송 # ex11_6s.out Waiting ... Received Message: Unix Domain Socket Test Message # ex11_6c.out # 서버 클라이언트

33 [예제 11-7] (1) 인터넷 소켓(서버) ... 09 #define PORTNUM 9000 10
[예제 11-7] (1) 인터넷 소켓(서버) ex11_7s.c ... 09 #define PORTNUM 9000 10 11 int main(void) { char buf[256]; struct sockaddr_in sin, cli; int sd, ns, clientlen = sizeof(cli); 15 if ((sd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1) { perror("socket"); exit(1); } 20 memset((char *)&sin, '\0', sizeof(sin)); sin.sin_family = AF_INET; sin.sin_port = htons(PORTNUM); sin.sin_addr.s_addr = inet_addr(" "); 25 if (bind(sd, (struct sockaddr *)&sin, sizeof(sin))) { perror("bind"); exit(1); } 포트번호 소켓 생성 소켓 주소 구조체 생성 소켓기술자와 소켓 주소 구조체 연결

34 [예제 11-7] (1) 인터넷 소켓(서버) 31 if (listen(sd, 5)) { 32 perror("listen");
ex11_7s.c if (listen(sd, 5)) { perror("listen"); exit(1); } 35 if ((ns = accept(sd, (struct sockaddr *)&cli, &clientlen))==-1){ perror("accept"); exit(1); } 40 sprintf(buf, "Your IP address is %s", inet_ntoa(cli.sin_addr)); if (send(ns, buf, strlen(buf) + 1, 0) == -1) { perror("send"); exit(1); } close(ns); close(sd); 48 return 0; 50 } 클라이언트 접속요청 대기 클라이언트와 연결 클라이언트로 데이터 보내기

35 [예제 11-7] (2) 인터넷 소켓(클라이언트) ... 09 #define PORTNUM 9000 10
ex11_7c.c ... 09 #define PORTNUM 9000 10 11 int main(void) { int sd; char buf[256]; struct sockaddr_in sin; 15 if ((sd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1) { perror("socket"); exit(1); } 20 memset((char *)&sin, '\0', sizeof(sin)); sin.sin_family = AF_INET; sin.sin_port = htons(PORTNUM); sin.sin_addr.s_addr = inet_addr(" "); 25 포트번호 소켓 생성 소켓 주소 구조체 생성

36 [예제 11-7] (2) 인터넷 소켓(클라이언트) ex11_7c.c if (connect(sd, (struct sockaddr *)&sin, sizeof(sin))) { perror("connect"); exit(1); } 30 if (recv(sd, buf, sizeof(buf), 0) == -1) { perror("recv"); exit(1); } close(sd); printf("From Server : %s\n", buf); 37 return 0; 39 } 서버에 접속 요청 서버가 보낸 데이터 읽기 # gcc -o ex11_7s ex11_7-inet-s.c -lsocket -lnsl # gcc -o ex11_7c ex11_7-inet-c.c -lsocket -lnsl # ex11_7s.out 서버 # ex11_7c.out From Server : Your IP address is 클라이언트

37