[JAVA] Day 21 - Socket / Server / TCP / IP / UDP 프로토콜

Socket통신

: 네트워크안에서 데이터를 안정적으로 주고받기 위한 기술

① 클라이언트 <-> 서버 간 데이터 교환 및 통신 방법
② 일반적으로 TCP / UDP 프로토콜 사용
③ 웹서버 / 채팅 / 온라인 게임 등에 사용 (주로 소켓API & 라이브러리를 통해 구현함)

1) 서버(Server) - 특정 포트에서 클라이언트 연결 기다림
2) 클라이언트(Client) - 서버 연결 시도 / 연결 성공시 양쪽간의 통신 이루어짐
3) 서버 <-> 클라이언트 (데이터 주고받음)
4) 통신 끝나면 연결 종료..

프로토콜 (Protocol)

네트워크 통신을 위한 프로토콜 (어떻게 데이터를 전송하고 통신하는지에 대해)

TCP (Transmission Control Protocol)

① 통신하기 전에 연결 설정 후 통신완료되면 연결해제
② 순서대로 데이터 전송 / 데이터 손실되면 재전송 요청 (신뢰성 유지)
③ 속도 조절가능
④ (연결유지가 중요한) 파일전송 / 이메일 전송 / 웹 브라우징 = 신뢰성 중요한 응용프로그램에서 사용

UDP (Transmission Control Protocol)

① 연결이나 설정 없이 데이터 즉시 송수신
② 데이터 전송하고나선 확인 안함 x / 재전송X / 손실허용
③ 속도 조절 제공 X
④ 실시간 스트리밍 / 동영상 전송 / DNS (도메인을 IP주소로 바꾸는 것) 와 같은 신속한 데이터 전송이 중요한 응용프로그램에서 사용

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📌 Note Code

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• Server 서버 : 받은 문자를 되돌려주기만 하면 돼서 visual 필요없음
• ServerSocket은 1개 / Socket은 클라이언트 개수만큼!
• A한테 내용을 받았다면 B,C한테만 주면 됨 (자기자신 X)
• Socket ( SeverIP / 자기자신 IP / ServerPort / 메세지)
• Socket : 소켓형태의 데이터라고 알려주고 서버에 넘김 / 반드시 반대쪽에서 소켓이 있어야함
• 서버소켓 + 소켓이 만나야 통신이 이루어지는 것인데, 이 때 클라이언트가 접속할 때까지 cpu가 멈춰있는것을 = accept 이라고 함
• 소켓은 초기화 마지막 시켜줘야함! (안그럼 쓰레기 값이 남아 있을 수 있음)

1. Server / Client / 스레드를 활용한 채팅창 만들기

Test1 - [ServerTest]

💻 입력

import java.io.BufferedReader;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.ArrayList;

public class ServerTest {

	private ArrayList<Socket> clients = new ArrayList<Socket>();

	public void serverStart() { // 서버시작하는 메서드

		try {

			ServerSocket ss = new ServerSocket(7777);
			System.out.println("서버시작!");

			// 클라이언트 몇명접속할지 모르니까 반복문
			while (true) {

				Socket sc = ss.accept(); // 클라이어트가 접속할때까지 cpu가 멈춤 = block상태

				// thread 만들기
				WorkThread wt = new WorkThread(sc); // 위에 socket sc(현재접속한 클라이언트)가 new WorkThread();로 넘어옴

				wt.start(); // 아래 WorkThread클래스에서 run실행

			}

		} catch (Exception e) {
			System.out.println(e.toString());
		}

	}

	class WorkThread extends Thread { // 스레드 역할

		private Socket sc; // 현재 접속한 클라이언트

		public WorkThread(Socket sc) { // 오버로딩된 생성자로 객체생성 하겠음
			this.sc = sc;
		}

		@Override
		public void run() {

			String msg = null;
			String ip = null;

			try {
            
				BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(sc.getInputStream()));
				
                //특정 소켓의 연결된 상대방 호스트의 IP 주소를 문자열 ip로 변환
				ip = sc.getInetAddress().getHostAddress();

				clients.add(sc); // 현재 접속한 클라이언트 - list에 넣어둠

				// 다른 클라이언트에게 접속사실을 알림
				msg = ip + "]가 입장했습니다";

				// 메세지 전달
				while ((msg = br.readLine()) != null) {

					// 그 메세지 = 나를 제외한 다른 사람들
					for (Socket ss : clients) { // 하나 꺼냄

						if (ss == sc) { // 하나 꺼냈는데 그게 나와 같으면
							continue; // 이번만 생략
						}

						// PrintWriter 텍스트 데이터를 파일에 쓰는데 사용
						// getOutputStream() 메서드를 호출하여 소켓의 출력 스트림을 얻음
						// 이 출력 스트림은 데이터를 소켓을 통해 상대방에게 전송하는 데 사용됨
						PrintWriter pw = new PrintWriter(ss.getOutputStream(), true); // true가 자동으로 내보내짐, false가 있으면
																						// 수동으로 보내짐
						pw.println(msg);

					}

					// 서버에서 모니터링(감시) 작업

					System.out.println(msg);

				}

			} catch (Exception e) {

				msg = ip + "]가 퇴장했습니다.";

				try {
					for (Socket ss : clients) {

						if (ss == sc) {
							continue;
						}
						PrintWriter pw = new PrintWriter(ss.getOutputStream(), true);
						pw.println(msg);

					}

					System.out.println(msg);
					sc = null; // 해당 소켓은 초기화 필수
				} catch (Exception e2) {
				}
			}
		}
	}
	public static void main(String[] args) {

		new ServerTest().serverStart();
	}

💻 입력 -[ ClientTest ]

import java.awt.BorderLayout;
import java.awt.Frame;
import java.awt.TextArea;
import java.awt.TextField;
import java.awt.event.ActionEvent;
import java.awt.event.ActionListener;
import java.awt.event.WindowAdapter;
import java.awt.event.WindowEvent;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStream;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.Socket;

//Client (서버소켓 필요 x)

//채팅 프로그램 만들기

public class ClientTest extends Frame implements ActionListener, Runnable { //다중상속

	private static final long serialVersionUID = 1L;

	private TextArea ta = new TextArea();
	private TextField tf = new TextField();
	private Socket sc = null;
	private int port = 7777; //찾아가는 포트 
	private String host = "192.168.16.0"; //http://localhost = 루프백주소127.0.0.1 = 네트워크에서의 me = 자기자신서버의 IP
	
	public ClientTest() {
		
		add(ta,BorderLayout.CENTER);
		add(tf,BorderLayout.SOUTH);
		
		tf.addActionListener(this);
		
		addWindowListener(new WindowAdapter() {
			@Override
			public void windowClosing(WindowEvent e) {
				System.exit(0);
			}
		});
	
		setTitle("채팅 클라이언트");
		setSize(300,400);
		setVisible(true);
		
	}
	
	
	public static void main(String[] args) {

		new ClientTest().connect();
	}

	@Override
	//상대편이 보내는 메세지를 받을 때 
	public void run() { 
		
		
		String str;

		try {

			if (sc == null) { // 데이터 없으면
				return;
			}

			InputStream is = sc.getInputStream(); // 빨대 꽂기
			BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(is)); // 상대가 보낸 데이터 받기

			// 메세지 출력 (몇글자인지 모르니까)
			while ((str = br.readLine()) != null) {
				ta.append("\r\n" + str);
			}

		} catch (Exception e) {
			ta.append("\r\n 서버 연결 종료");

			// 소켓은 초기화 꼭 초기화 시켜줘야함.
			// 안그럼 다음번에 연결할때 잔여쓰레기값으로 인해 연결불가
			sc = null;
		}

	}

	@Override
	// 내가 보내는 메세지
	public void actionPerformed(ActionEvent e) { 
		
		String str = tf.getText();
		
		if(str.trim().equals("")) { //양쪽 비교했을 때 양쪽 공백이 null이냐?
			return;
		}
		
		
		if(sc==null) {
			return;
		}
		
		try {
			
			//내보낼때는 OutputStream
			
			OutputStream os = sc. getOutputStream();
			
			//PrintWriter pw = new PrintWriter(sc. getOutputStream());
			PrintWriter pw = new PrintWriter(os,true); //true =  auto - flush (자동으로 남아있는것들도 출력됨)
			
			pw.println("수인] "+str); //엔터 꼭 - 클라이언트에 보내는 메세지
			
			ta.append("\r\n수인] "+str); //자신의 창에 띄움
			tf.setText("");
			tf.requestFocus();
			
			
			
		} catch (Exception e2) {
			ta.append("\r\n 서버와 접속이 끊겼습니다.");
			sc = null;
		}
	}

	public void connect() {
		
		try {
			//서버 소켓 생성(포트번호 7777)
			sc = new Socket(host,port); //client socket이 만들어져서 server와도 연결이 됨
			
			
			Thread th = new Thread(this);
			
			th.start();
			
		} catch (Exception e) {
			System.out.println(e.toString());
		}
	}
}

💡 **출력**

[서버 시작!] - [클라이언트 서버 열어서 대화하기]

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📌 Note Code

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• implements Serializable : 직렬화할때 구현하는것!

2. File(데이터) /Server / Client / 스레드를 활용한 채팅창 만들기

Test2 - [FileServer]

💻 입력

import java.io.FileOutputStream;
import java.io.ObjectInputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class FileServer {

	class WorkThread extends Thread {

		private Socket sc = null;

		public WorkThread(Socket sc) {
			this.sc = sc;
		}

		@Override
		public void run() {

			try {

				// 클라이언트 접속완료
				ObjectInputStream ois = // 데이터를 받음
						new ObjectInputStream(sc.getInputStream());

				System.out.println("클라이언트 접속!!");

				FileOutputStream fos = null;
				Object ob = null;

				while ((ob = ois.readObject()) != null) {

					if (ob instanceof FileInfo) {

						FileInfo info = (FileInfo) ob; // downcasting

						if (info.getCode() == 100) {

							String str = new String(info.getData());// 파일명
							fos = new FileOutputStream(str); // 파일 만듦 = fileoutputstream
							System.out.println(str + "파일 전송 시작!!");

						} else if (info.getCode() == 110) { // 데이터전송

							if (fos == null) {
								break;
							}
							fos.write(info.getData(), 0, info.getSize());
							// 읽어온 데이터 0부터 getsize까지 읽어서 데이터에 저장

							System.out.println(info.getSize() + "bytes 받는 중!!");

						} else if (info.getCode() == 200) {

							String str = new String(info.getData());// 파일명
							fos.close();
							System.out.println(str + "파일 전송 종료!!");

						}

					}
				}
			} catch (Exception e) {
				System.out.println(e.toString());
			}
		}
	}

	public void serverStart() {

		try {

			ServerSocket ss = new ServerSocket(7777);
			System.out.println("클라이언트 접속대기중...");

			Socket sc = ss.accept();

			WorkThread wt = new WorkThread(sc);
			wt.start();

		} catch (Exception e) {
			System.out.println(e.toString());
		}

	}

	public static void main(String[] args) {

		new FileServer().serverStart();
	}
}

💻 입력 -[ ClientTest ]

import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.ObjectOutputStream;
import java.net.Socket;
import java.util.Scanner;

public class FileClient {

	public static void main(String[] args) {

		int port = 7777;
		String host = "127.0.0.1";
		Socket sc = null;

		// 파일을 읽어서 직렬화된 데이터를 내보냄

		ObjectOutputStream oos = null;

		Scanner scn = new Scanner(System.in);

		String path; // 파일을 담는 변수

		try {
			System.out.println("전송할 파일명 및 경로? : ");
			path = scn.next();

			File f = new File(path); // f안에 경로정보 담겨져있음

			if (!f.exists()) {
				System.out.println("파일이 없습니다!");
				System.exit(0); // 콘솔프로그램이기때문에 exit
			}

			// 서버연결
			sc = new Socket(host, port);

			oos = new ObjectOutputStream(sc.getOutputStream());
			// getInputStream() - 파일서버에서 인풋으로 받았으니 아웃풋으로 뱉기
			oos.flush();

			// 파일 전송 시작을 알림
			FileInfo info;

			info = new FileInfo();
			info.setCode(100);
			// 데이터에는 파일이름이 들어가있음
			info.setData(f.getName().getBytes()); // setData = char타입 + .getBytes()붙여야함
			info.setSize((int) f.length());

			// 위에 담아놓은 데이터를 oos를 통해 writeObject로 보냄
			// 데이터 보냄!!!
			oos.writeObject(info);
			System.out.println(f.getName() + "파일전송 시작!");

			Thread.sleep(300);

			// 파일내용전송 (파일을 읽어야함)
			FileInputStream fis = new FileInputStream(f);

			int data = 0;
			byte[] buffer = new byte[1024];

			while ((data = fis.read(buffer, 0, 1024)) != -1) {

				// 내용보냄
				info = new FileInfo();

				info.setCode(110);
				info.setSize(data);
				info.setData(buffer);

				oos.writeObject(info);

				System.out.println(data + "bytes 전송중,,,");

				buffer = new byte[1024]; // 위세ㅓ buffer 쓰고 끝이지만 다시 이렇게 만듦으로써
				// 새롭게 buffer만들기

				Thread.sleep(300);

			}
			fis.close();

			// 파일 전송 종료
			info = new FileInfo();
			info.setCode(200);
			info.setData(f.getName().getBytes());
			info.setSize((int) f.length());

			oos.writeObject(info);

			System.out.println(f.getName() + "파일전송 종료,,,");

			Thread.sleep(300);

			oos.close();

		} catch (Exception e) {
			System.out.println(e.toString());
		}
	}
}

💻 입력 -[ FileInfo ]

import java.io.Serializable;

public class FileInfo implements Serializable {

	private static final long serialVersionUID = 1L;

	/*
	 * code : 웹에서 패치할때 404, 200 http 상태코드로 알기 때문 100 : 파일전송 시작 (파일명 시작했다고 전송) 110 :
	 * 파일내용 전송 -> 여러번 보내니까 반복 200 : 파일전송 종료 (파일명 끝났다고 전송)
	 * 
	 * size: 파일크기 data: 파일내용
	 */

	private int code;
	private int size;
	private byte[] data = new byte[1024]; // = buffer

	public int getCode() {
		return code;
	}

	public void setCode(int code) {
		this.code = code;
	}

	public int getSize() {
		return size;
	}

	public void setSize(int size) {
		this.size = size;
	}

	public byte[] getData() {
		return data;
	}

	public void setData(byte[] data) {
		this.data = data;
	}
}

💡 **출력**

전송할 파일명 및 경로? : 
c:\\Windows\\bootstat.dat

클라이언트 접속대기중...
클라이언트 접속!!
bootstat.dat파일 전송 시작!!
1024bytes 받는 중!!
1024bytes 받는 중!!
1024bytes 받는 중!!
1024bytes 받는 중!!
1024bytes 받는 중!!
.
.
.
bootstat.dat파일 전송 종료!!

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📌 Note Code

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• 컴퓨터들이 서로 통신할 때 사용하는 규칙

• 지금까지 했던 main 프로토콜 (인터넷 표준)
  : TCP(트랙 검사 & 마지막과 처음값의 데이터가 같은지 검증) / IP

• (인트라넷 구조에서 사용)
  : UDP(가까운거리에서 데이터 보낼 때 ) / 보냈는지 관심없음 X

• D Class : 224.0.0.0~239.255.255.255 / 더 알고싶다면 ip class 서치

• 데이터그램
  : DatagramSocket(여러 ip주소, 메세지 등등 우리가 아는 소켓) / DatagramPacket = 상대편에게 보내는 데이터

3. TCP / IP / UDP [통신규칙]

Test3

💻 입력

import java.awt.BorderLayout;
import java.awt.Frame;
import java.awt.TextArea;
import java.awt.TextField;
import java.awt.event.ActionEvent;
import java.awt.event.ActionListener;
import java.awt.event.WindowAdapter;
import java.awt.event.WindowEvent;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.InetAddress;
import java.net.MulticastSocket;

//컴퓨터들이 서로 통신할 때 사용하는 규칙 (TCP / IP / UDP)
public class ChatCS extends Frame implements Runnable, ActionListener {

	private static final long serialVersionUID = 1L;
    
    // 다수의 클라이언트에게 데이터그램을 전송
	private MulticastSocket ms = null;
	private InetAddress xGroup = null;

	private String host = "230.0.0.5";
	private int port = 7777;
	private String userName = "수";

	private TextArea ta = new TextArea();
	private TextField tf = new TextField();

	public ChatCS() {

		ta.setEnabled(false);// 입력창 외에는 타이핑 못치게하는 능력
		add(ta, BorderLayout.CENTER);

		add(tf, BorderLayout.SOUTH); // 채팅창
		tf.addActionListener(this);

		addWindowListener(new WindowAdapter() {

			@Override
			public void windowClosing(WindowEvent e) {
				System.exit(0);

			}

		});

		setTitle("그룹채팅[" + host + "]");
		setSize(400, 400);
		setVisible(true);
		tf.requestFocus();
	}

	public void setup() { // 멀티캐스팅 하기위한 조건

		try {
			xGroup = InetAddress.getByName(host); // host주소로 접속한 사람들 그룹 230.0.0.1
			ms = new MulticastSocket(port); // 멀티 소켓 7777

			ms.joinGroup(xGroup);// 위에 두개 충족하는 사람 모여라

			Thread th = new Thread(this);
			th.start();

		} catch (Exception e) {
			System.out.println(e.toString());
		}

	}

	// 연결이 끊겼을 때
	public void disConnection() {

		try {

			ms.leaveGroup(xGroup);
			ms.close();

		} catch (Exception e) {
			System.out.println(e.toString());
		}

	}

	public static void main(String[] args) {
		new ChatCS().setup();

	}

	@Override
	public void actionPerformed(ActionEvent e) {

		String str = tf.getText().trim();

		if (str.equals("")) {//메세지 데이터 X
			return;
		}

		byte[] buffer = (userName + "]" + str).getBytes(); // byte[] buffer = 바이트 타입 , (userName+"]"+str) 스트링이므로 char롷
															// 바꿔야함

		try {

			DatagramPacket dp = new DatagramPacket(buffer, buffer.length, xGroup, port);//해당패킷 : 그룹 주소 (xGroup) , 포트 번호 (port)

			ms.send(dp); // 데이터보내고
			tf.setText("");// 초기화 정리
			tf.requestFocus();

		} catch (Exception e2) {
			System.out.println(e2.toString());
		}

	}

	@Override
	public void run() {

		try {

			while (true) {
				byte[] buffer = new byte[512];

				DatagramPacket dp = new DatagramPacket(buffer, buffer.length);

				ms.receive(dp);
				String str = new String(dp.getData()).trim();

				ta.append(str + "\r\n");

			}

		} catch (Exception e) {
			System.out.println(e.toString());
			disConnection();

		}

	}

}

💡 **출력**

[같은 IP주소 공유한 사람끼리 - 그룹채팅 가능]