소켓이란?? 📤📥

소켓

소켓이란 통신 프로그램을 쉽게 개발할 수 있게 해주는 API의 일종입니다. 인터넷 응용 프로그램을 작성할 때 C 언어와 같은 고급 프로그래밍 노력이 필요하듯이, 네트워크 기능을 위한 데이터 전송을 위해 반드시 소켓 프로그래밍을 할 수 있어야 합니다.

 

소켓은 네트워크 통신에서 종단의 교신점 역할을 합니다. 예를 들어 우편 배달을 하는 경우에 우체통이라는 도구가 그 역할을 할 것이고, 전화 서비스에서는 전화기가 교신점 역할을 할 것입니다.

 

소켓의 주소 체계

소켓은 프로토콜의 종류에 따라 사용하는 주소 체계가 다릅니다. 일반적으로 한 호스트에 존재하는 프로세스 사이의 통신을 지원하는 AF_UNIX와 다른 호스트에 존재하는 프로세스 사이의 통신을 지원하는 AF_INET이 존재합니다. AF_UNIX의 주소 체계는 파일 시스템의 경로명을 기반으로 합니다. 

위의 구조체를 보면 sun_family 필드는 유닉스 주소 체계를 의미하는 AF_UNIX 값을 가지고, sun_path 필드에는 소켓을 구분하는 주소를 표시하기 위해 파일 시스템의 경로명을 기록합니다.

 

 

AF_INET은 인터넷 주소 체계로 다른 호스트에 존재하는 프로세스 사이의 통신을 지원합니다. 주소 체계는 32비트 IP주소와 16비트 포트 번호를 기반으로 합니다. 

위 구조체를 살펴 보면, sin_family 필드는 인터넷 주소 체계를 의미하는 AF_INET 값을 가지고 sin_addr과 sin_port 필드에 주소를 표시합니다.

 

 

프로토콜마다 주소 체계를 지원하는 문법 구조가 다르기 때문에 문법 구조상 하나의 함수에서 다양한 주소 체계를 지원하는데에 어려움이 있습니다. 따라서 모든 주소 체계를 수용할 수 있는 공통 주소 체계가 필요한데, 이것이 통합 주소 체계입니다. sockaddr 구조체에 의해 소켓 주소의 표현 방법을 정의할 수 있습니다.

소켓의 유형은 3가지로 분류할 수 있습니다. SOCK_STREAM, SOCK_DGRAM, SOCK_RAW로 구성됩니다. SOCK_STREAM은 연결형 서비스를 지원하며, AF_INET에서는 TCP 프로토콜을 사용합니다. SOCK_DGRAM은 비연결형 서비스를 지원하며 AF_INET에서는 UDP 프로토콜을 사용한다. SOCK_RAW는 IP 프로토콜을 직접 사용합니다.

 

소켓 시스템 콜

운영체제에서 구현되는 전송 계층 프로토콜인 TCP와 UDP를 사용하려면 소켓 시스템 콜이라는 라이브러리 함수를 이용해야 합니다. 소켓은 통신을 원하는 프로세스에 할당되는 자원이며, 고유의 소켓 주소가 부여됩니다. 소켓 주소는 소켓 시스템 콜을 통해 사용되며 이를 지원하는 다양한 함수들이 존재합니다.

 

socket()

socket()함수는 소켓을 생성하며, 생성된 소켓의 디스크립터를 반환하는 기능을 수행합니다. 사용할 프로토콜의 도메인을 의미하는 domain과 서비스 유형에 대한 값인 type과 적절한 프로토콜을 선택하도록 설정하는 protocol 값을 매개변수로 갖습니다. protocol은 보통 0으로 지정합니다. domain 영역에 AF_UNIX나 AF_INET의 값들이 오게 되고 type 영역에는 SOCK_STREAM, SOCK_DGRAM 등이 나오게 됩니다.

 

bind()

bind()함수는 생성된 소켓에 주소를 부여합니다. socket() 함수가 리턴한 디스크립터를 받는 s 값과 바인드할 소켓 주소를 표기하는 name 값, name에 보관된 주소 공간의 크기를 나타내는 namelen 값을 매개변수로 갖습니다. 컴퓨터마다 정수형 데이터를 처리하는 방법이 다를 수 있으므로 주소 변환을 해주는 기능을 수행하는 함수도 있습니다.

 

데이터를 전송하기 전에 개별 컴퓨터의 바이트 순서를 네트워크 바이트 순서로 변환하는 함수를 htonl() 함수와 htons() 함수라고 하고, 이와 반대의 기능을 수행하는 함수가 ntohl() 함수와 ntohs() 함수 입니다.

listen()

listen() 함수는 소켓에서 대기할 수 있는 연결 요청의 개수를 지정하는 역할을 수행합니다. 또한 첫 번째로 매개변수로 표시한 소켓을 활성화 합니다. backlog 라는 연결 요청 개수를 나타내는데, 일반적으로 5로 설정합니다.

 

accept()

accept() 함수는 서버 프로그램에서 클라이언트이 연결 요청을 대기하는 역할을 수행합니다. socket 함수가 생성한 연결형 서비스용 소켓인 s 값과 연결을 요청한 클라이언트의 소켓 주소를 반환하는 addr 값을 매개변수로 갖습니다. 서버 프로세스는 시스템 관리자의 개입이 없으면 영원히 종료되지 않고 수행되므로 while 문을 사용하여 클라이언트 프로세스와 연결이 이루어지면 하위의 자식 프로세스를 생성해 클라이언트와 통신할 수 있도록 하고, 자신은 accept() 함수에서 다시 대기합니다.

 

connect()

connect() 함수는 클라이언트 프로그램에서 서버에게 연결 요청을 수행하는 함수입니다. socket() 함수가 생성한 연결형 서비스용 소켓을 나타내는 s 값과 연결하고자 하는 서버의 소켓 주소인 name을 매개변수로 가지게 됩니다. 주소의 변환 방식에서 10진수와 2진수 사이의 변환이 필요하기 때문에 다른 함수들이 사용됩니다. inet_addr() 함수는 10진수를 2진수 형식으로 변환하고 inet_ntoa() 함수는 반대의 기능을 수행합니다.

 

send(), sendto()

send() 함수는 연결형 서비스에서 데이터를 송신하는 역할을 합니다. 이와 비슷한 함수에 sendto() 함수가 있는데, 이 함수는 비연결형 서비스에서 데이터를 송신합니다. send() 함수의 경우 생성한 소켓을 의미하는 s 값과 송신할 데이터인 msg와 len 값을 매개변수로 가지고 sendto() 함수의 경우에는 send() 함수의 매개변수를 포함해서 비연결형 서비스 수신자 주소 값인 to 값을 매개변수로 갖습니다.

 

recv(), recvfrom()

recv() 함수는 연결형 서비스에서 데이터를 수신하는 역할을 합니다. 비연결형 서비스에서 데이터 수신은 recvfrom() 함수가 있습니다. recv() 함수는 생성한 소켓을 나타내는 s 값과 수신할 데이터를 저장할 공간인 buf 값을 매개변수로 가집니다. recvfrom() 함수는 이에 더해 from 이라는 비연결형 서비스에서 송신자 주소를 나타내는 값도 가집니다.

 

 

 

 

끝!!!!!!!!!!!
도움이 되길 바랍니다!

reference: https://copycode.tistory.com/114, https://copycode.tistory.com/115