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Chapter 04. TCP 서버/클라이언트
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TCP 서버/클라이언트의 기본 구조와 동작 원리를 이해한다. TCP 애플리케이션 작성에 필요한 소켓 함수를 익힌다.
학습 목표 TCP 서버/클라이언트의 기본 구조와 동작 원리를 이해한다. TCP 애플리케이션 작성에 필요한 소켓 함수를 익힌다. 애플리케이션 프로토콜의 필요성을 이해하고, 메시지 설계 기법을 익힌다.
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TCP 서버/클라이언트 예 TCP 서버/클라이언트 동작 원리 (1/6) 웹 서버 웹 클라이언트 웹 클라이언트
GET / HTTP/1.1 Accept: image/gif, ... <HTML> <HEAD>...</HEAD>... 웹 서버 웹 클라이언트 웹 클라이언트
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TCP 서버/클라이언트 동작 방식 TCP 서버/클라이언트 동작 원리 (2/6) TCP 서버 TCP 클라이언트 listen
accept recv send connect 네트워크
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TCP 서버/클라이언트 동작 방식 (cont’d)
① 서버는 먼저 실행하여 클라이언트가 접속하기를 기다린다(listen). ② 클라이언트가 서버에게 접속(connect)하여 데이터를 보낸다(send). ③ 서버는 클라이언트 접속을 수용하고(accept), 클라이언트가 보낸 데이터를 받아서(recv) 처리한다. ④ 서버는 처리한 데이터를 클라이언트에게 보낸다(send). ⑤ 클라이언트는 서버가 보낸 데이터를 받아서(recv) 자신의 목적에 맞게 사용한다.
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TCP 서버/클라이언트 동작 원리 TCP 서버/클라이언트 동작 원리 (4/6) TCP 서버 대기 TCP 서버 TCP
클라이언트 #1 클라이언트 접속
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TCP 서버/클라이언트 동작 원리 (cont’d)
클라이언트 #1 통신 대기 TCP 서버 TCP 클라이언트 #1 클라이언트 #2 통신 대기
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TCP 서버/클라이언트 동작 원리 (cont’d)
클라이언트 #1 대기 클라이언트 #n . . .
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예제 동작 방식 TCP 서버/클라이언트 예제 TCP 클라이언트 TCP 서버 fgets() send() printf()
recv()
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TCP/IP 소켓 통신을 위해 필요한 요소 ① 프로토콜 ② 지역(local) IP 주소와 지역 포트 번호
소켓을 생성할 때 결정 ② 지역(local) IP 주소와 지역 포트 번호 서버 또는 클라이언트 자신의 주소 ③ 원격(remote) IP 주소와 원격 포트 번호 서버 또는 클라이언트가 통신하는 상대방의 주소
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소켓 데이터 구조체 TCP 서버/클라이언트 분석 (2/2) 서버 클라이언트 애플리케이션 운영체제 네트워크 지역 IP 주소
지역 포트 번호 원격 IP 주소 원격 포트 번호 클라이언트 애플리케이션 운영체제 네트워크 • • •
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TCP 서버 함수 TCP 서버 함수 (1/8) socket() bind() recv() send() closesocket()
connect() listen() accept() 네트워크
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bind() 함수 서버의 지역 IP 주소와 지역 포트 번호를 결정 TCP 서버 함수 (2/8) int bind (
SOCKET s, const struct sockaddr* name, int namelen ) ; 성공: 0, 실패: SOCKET_ERROR
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bind() 함수 사용 예 TCP 서버 함수 (3/8) 050 SOCKADDR_IN serveraddr;
ZeroMemory(&serveraddr, sizeof(serveraddr)); serveraddr.sin_family = AF_INET; serveraddr.sin_port = htons(9000); serveraddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); retval = bind(listen_sock, (SOCKADDR *)&serveraddr, sizeof(serveraddr)); if(retval == SOCKET_ERROR) err_quit("bind()");
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listen() 함수 소켓과 결합된 TCP 포트 상태를 LISTENING으로 변경 TCP 서버 함수 (4/8)
int listen ( SOCKET s, int backlog ) ; 성공: 0, 실패: SOCKET_ERROR
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listen() 함수 사용 예 TCP 서버 함수 (5/8)
retval = listen(listen_sock, SOMAXCONN); if(retval == SOCKET_ERROR) err_quit("listen()");
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accept() 함수 접속한 클라이언트와 통신할 수 있도록 새로운 소켓을 생성하여 리턴
TCP 서버 함수 (6/8) accept() 함수 접속한 클라이언트와 통신할 수 있도록 새로운 소켓을 생성하여 리턴 접속한 클라이언트의 IP 주소와 포트 번호를 알려줌 SOCKET accept ( SOCKET s, struct sockaddr* addr, int* addrlen ) ; 성공: 새로운 소켓, 실패: INVALID_SOCKET
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accept() 함수 사용 예 TCP 서버 함수 (7/8) 062 // 데이터 통신에 사용할 변수
// 데이터 통신에 사용할 변수 SOCKET client_sock; SOCKADDR_IN clientaddr; int addrlen; ... while(1){ // accept() addrlen = sizeof(clientaddr); client_sock = accept(listen_sock, (SOCKADDR *)&clientaddr, &addrlen); if(client_sock == INVALID_SOCKET){ err_display("accept()"); continue; }
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accept() 함수 사용 예 (cont’d)
TCP 서버 함수 (8/8) accept() 함수 사용 예 (cont’d) printf("\n[TCP 서버] 클라이언트 접속: IP 주소=%s, 포트 번호=%d\n", inet_ntoa(clientaddr.sin_addr), ntohs(clientaddr.sin_port)); 078 // 클라이언트와 데이터 통신 while(1){ ... } 102 // closesocket() closesocket(client_sock); printf("[TCP 서버] 클라이언트 종료: IP 주소=%s, 포트 번호=%d\n", inet_ntoa(clientaddr.sin_addr), ntohs(clientaddr.sin_port)); }
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TCP 클라이언트 함수 TCP 클라이언트 함수 (1/3) TCP 서버 TCP 클라이언트 socket() socket()
bind() listen() 네트워크 accept() connect() recv() send() send() recv() closesocket() closesocket()
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connect() 함수 서버에게 접속하여 TCP 프로토콜 수준의 연결 설정 TCP 클라이언트 함수 (2/3)
int connect ( SOCKET s, const struct sockaddr* name, int namelen ) ; 성공: 0, 실패: SOCKET_ERROR
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connect() 함수 사용 예 TCP 클라이언트 함수 (3/3) 070 SOCKADDR_IN serveraddr;
serveraddr.sin_family = AF_INET; serveraddr.sin_port = htons(9000); serveraddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(" "); retval = connect(sock, (SOCKADDR *)&serveraddr, sizeof(serveraddr)); if(retval == SOCKET_ERROR) err_quit("connect()");
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소켓 데이터 구조체 데이터 전송 함수 (1/10) 서버 클라이언트 애플리케이션 운영체제 네트워크 지역 IP 주소
지역 포트 번호 원격 IP 주소 원격 포트 번호 클라이언트 애플리케이션 운영체제 네트워크 • • • 수신 버퍼 송신 버퍼
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데이터 전송 함수 (2/10) send() 함수 애플리케이션 데이터를 송신 버퍼에 복사함으로써 궁극적으로 하부 프로토콜(예를 들면, TCP/IP)에 의해 데이터가 전송되도록 함 int send ( SOCKET s, const char* buf, int len, int flags ); 성공: 보낸 바이트 수, 실패: SOCKET_ERROR
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recv() 함수 수신 버퍼에 도착한 데이터를 애플리케이션 버퍼로 복사 데이터 전송 함수 (3/10) int recv (
SOCKET s, char* buf, int len, int flags ); 성공: 받은 바이트 수 또는 0(연결 종료시), 실패: SOCKET_ERROR
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데이터 전송 함수 (4/10) recvn() 함수 037 int recvn(SOCKET s, char *buf, int len, int flags) 038 { int received; char *ptr = buf; int left = len; 042 while(left > 0){ received = recv(s, ptr, left, flags); if(received == SOCKET_ERROR) return SOCKET_ERROR; else if(received == 0) break; left -= received; ptr += received; } 052 return (len - left); 054 }
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데이터 전송 함수 (5/10) recvn() 함수 동작 원리 buf ptr left len 읽은 데이터
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데이터 전송 함수 사용 예 – TCP 클라이언트 데이터 전송 함수 (6/10) 078 char buf[BUFSIZE+1];
int len; ... while(1){ // 데이터 입력 ZeroMemory(buf, sizeof(buf)); printf("\n[보낼 데이터] "); if(fgets(buf, BUFSIZE+1, stdin) == NULL) break; 088 // '\n' 문자 제거 len = strlen(buf); if(buf[len-1] == '\n') buf[len-1] = '\0'; if(strlen(buf) == 0) break;
![데이터 전송 함수 사용 예 – TCP 클라이언트 데이터 전송 함수 (6/10) 078 char buf[BUFSIZE+1];](http://slidesplayer.org/slide/16731262/97/images/28/%EB%8D%B0%EC%9D%B4%ED%84%B0+%EC%A0%84%EC%86%A1+%ED%95%A8%EC%88%98+%EC%82%AC%EC%9A%A9+%EC%98%88+%E2%80%93+TCP+%ED%81%B4%EB%9D%BC%EC%9D%B4%EC%96%B8%ED%8A%B8+%EB%8D%B0%EC%9D%B4%ED%84%B0+%EC%A0%84%EC%86%A1+%ED%95%A8%EC%88%98+%286%2F10%29+078+char+buf%5BBUFSIZE%2B1%5D%3B.jpg "079 int len; while(1){ 083 // 데이터 입력. 084 ZeroMemory(buf, sizeof(buf)); 085 printf( \n[보낼 데이터] ); 086 if(fgets(buf, BUFSIZE+1, stdin) == NULL) 087 break; // \n 문자 제거. 090 len = strlen(buf); 091 if(buf[len-1] == \n ) 092 buf[len-1] = \0 ; 093 if(strlen(buf) == 0) 094 break;")
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데이터 전송 함수 사용 예 – TCP 클라이언트 (cont’d)
데이터 전송 함수 (7/10) 데이터 전송 함수 사용 예 – TCP 클라이언트 (cont’d) // 데이터 보내기 retval = send(sock, buf, strlen(buf), 0); if(retval == SOCKET_ERROR){ err_display("send()"); break; } printf("[TCP 클라이언트] %d바이트를 보냈습니다.\n", retval); 103 // 데이터 받기 retval = recvn(sock, buf, retval, 0); if(retval == SOCKET_ERROR){ err_display("recv()"); break; } else if(retval == 0) break;
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데이터 전송 함수 사용 예 – TCP 클라이언트 (cont’d)
데이터 전송 함수 (8/10) 데이터 전송 함수 사용 예 – TCP 클라이언트 (cont’d) // 받은 데이터 출력 buf[retval] = '\0'; printf("[TCP 클라이언트] %d바이트를 받았습니다.\n", retval); printf("[받은 데이터] %s\n", buf); }
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데이터 전송 함수 사용 예 – TCP 서버 데이터 전송 함수 (9/10) 066 char buf[BUFSIZE+1]; ...
while(1){ // 데이터 받기 retval = recv(client_sock, buf, BUFSIZE, 0); if(retval == SOCKET_ERROR){ err_display("recv()"); break; } else if(retval == 0) break; 089 // 받은 데이터 출력 buf[retval] = '\0'; printf("[TCP/%s:%d] %s\n", inet_ntoa(clientaddr.sin_addr), ntohs(clientaddr.sin_port), buf);
![데이터 전송 함수 사용 예 – TCP 서버 데이터 전송 함수 (9/10) 066 char buf[BUFSIZE+1]; ...](http://slidesplayer.org/slide/16731262/97/images/31/%EB%8D%B0%EC%9D%B4%ED%84%B0+%EC%A0%84%EC%86%A1+%ED%95%A8%EC%88%98+%EC%82%AC%EC%9A%A9+%EC%98%88+%E2%80%93+TCP+%EC%84%9C%EB%B2%84+%EB%8D%B0%EC%9D%B4%ED%84%B0+%EC%A0%84%EC%86%A1+%ED%95%A8%EC%88%98+%289%2F10%29+066+char+buf%5BBUFSIZE%2B1%5D%3B+....jpg "080 while(1){ 081 // 데이터 받기. 082 retval = recv(client_sock, buf, BUFSIZE, 0); 083 if(retval == SOCKET_ERROR){ 084 err_display( recv() ); 085 break; 086 } 087 else if(retval == 0) 088 break; // 받은 데이터 출력. 091 buf[retval] = \0 ; 092 printf( [TCP/%s:%d] %s\n , inet_ntoa(clientaddr.sin_addr), 093 ntohs(clientaddr.sin_port), buf);")
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데이터 전송 함수 사용 예 – TCP 서버 (cont’d)
데이터 전송 함수 (10/10) 데이터 전송 함수 사용 예 – TCP 서버 (cont’d) // 데이터 보내기 retval = send(client_sock, buf, retval, 0); if(retval == SOCKET_ERROR){ err_display("send()"); break; } }
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애플리케이션 프로토콜 애플리케이션 프로토콜 예
애플리케이션 프로토콜과 메시지 설계 (1/3) 애플리케이션 프로토콜 애플리케이션 수준에서 주고 받는 데이터의 형식과 의미, 그리고 처리 방식 등을 정의한 프로토콜 애플리케이션 프로토콜 예 네트워크
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메시지 정의 ① 메시지 정의 ② 애플리케이션 프로토콜과 메시지 설계 (2/3) struct DrawMessage1 {
int x1, y1; // 선의 시작점 int x2, y2; // 선의 끝점 int width; // 선 두께 int color; // 선 색상 }; struct DrawMessage2 { int x1, y1; // 원의 중심 좌표 int r; // 원의 반지름 int fillcolor; // 내부 색상 int width; // 선 두께 int color; // 선 색상 };
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메시지 정의 ③ 애플리케이션 프로토콜과 메시지 설계 (3/3) struct DrawMessage1 {
int type; // = LINE int x1, y1; // 선의 시작점 int x2, y2; // 선의 끝점 int width; // 선 두께 int color; // 선 색상 }; struct DrawMessage2 int type; // = CIRCLE int x1, y1; // 원의 중심 좌표 int r; // 원의 반지름 int fillcolor; // 내부 색상 int width; // 선 두께 int color; // 선 색상
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경계 구분 [송신자] [수신자] 메시지 설계시 고려 사항 (1/2) ① 항상 고정 길이 데이터를 보낸다.
② 경계 구분을 위해 특별한 표시(EOR; End Of Record)를 삽입한다. ③ 보낼 데이터 길이를 고정 길이 데이터로 보낸 후, 가변 길이 데이터를 이어서 보낸다. [수신자] ① 항상 고정 길이 데이터를 받는다. ② EOR이 나올 때까지 데이터를 읽은 후 처리한다. ③ 고정 길이 데이터를 읽어 뒤따라올 데이터의 길이를 알아낸다. 이 길이만큼 데이터를 읽어 처리한다.
![경계 구분 [송신자] [수신자] 메시지 설계시 고려 사항 (1/2) ① 항상 고정 길이 데이터를 보낸다.](http://slidesplayer.org/slide/16731262/97/images/36/%EA%B2%BD%EA%B3%84+%EA%B5%AC%EB%B6%84+%5B%EC%86%A1%EC%8B%A0%EC%9E%90%5D+%5B%EC%88%98%EC%8B%A0%EC%9E%90%5D+%EB%A9%94%EC%8B%9C%EC%A7%80+%EC%84%A4%EA%B3%84%EC%8B%9C+%EA%B3%A0%EB%A0%A4+%EC%82%AC%ED%95%AD+%281%2F2%29+%E2%91%A0+%ED%95%AD%EC%83%81+%EA%B3%A0%EC%A0%95+%EA%B8%B8%EC%9D%B4+%EB%8D%B0%EC%9D%B4%ED%84%B0%EB%A5%BC+%EB%B3%B4%EB%82%B8%EB%8B%A4..jpg "② 경계 구분을 위해 특별한 표시(EOR; End Of Record)를 삽입한다. ③ 보낼 데이터 길이를 고정 길이 데이터로 보낸 후, 가변 길이 데이터를 이어서 보낸다. [수신자] ① 항상 고정 길이 데이터를 받는다. ② EOR이 나올 때까지 데이터를 읽은 후 처리한다. ③ 고정 길이 데이터를 읽어 뒤따라올 데이터의 길이를 알아낸다. 이 길이만큼 데이터를 읽어 처리한다.")
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바이트 정렬 멤버 정렬 빅 엔디안 방식으로 통일 구조체(공용체, 클래스 포함) 멤버의 시작 주소에 대한 제약 사항
메시지 설계시 고려 사항 (2/2) 바이트 정렬 빅 엔디안 방식으로 통일 멤버 정렬 구조체(공용체, 클래스 포함) 멤버의 시작 주소에 대한 제약 사항 #pragma pack 컴파일러 명령을 사용
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