Chapter 04 TCP 기반 서버 & 클라이언트 1

시캉·2024년 7월 1일

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04-1 TCP와 UDP에 대한 이해

TCP/IP 프로토콜 스택

TCP/IP 프로토콜 스택은 4계층으로 이루어진다.

APPLICATION 계층 : 데이터 전송 경로 확인 과정이나, 데이터 수신의 응답 등 프로그램 성격에 따른 클라이언트와 서버 간의 데이터 송수신 규칙.
TCP / UDP 계층 : 호스트 간 데이터 송수신 방식의 규약
IP 계층 : 목적지로 데이터를 전송하기 위해 어떤 경로를 거칠것인지에 대한 규약.
LINK 계층 : 데이터의 물리적 연결에 대한 규약.

04-2 TCP 기반 서버, 클라이언트 구현

TCP 서버에서의 기본적인 함수호출 순서

socket() -> bind() -> listen() -> accept() -> read() / write()-> close()
소켓생성, 소켓 주소할당, 연결요청 대기상태, 연결 허용, 데이터 송수신, 연결종료의 flow

연결요청 대기상태 진입

bind() 로 소켓에 주소까지 할당했다면, listen()을 통해 연결요청 대기상태에 들어간다.
항상 listen() 호출된 서버에 connect()를 진행해야 오류가 발생하지 않는다.

#include <sys/socket.h>
int listen(int sock, int backlog);
// 성공 시 0, 실패 시 -1

sock : 서버 소켓. 연결 요청 대기상태에 두고자 하는 소켓이 온다.
backlog : 연결요청 대기 큐 크기정보. 클라이언트 연결요청을 최대 몇개까지 대기시킬것인지를 의미.

클라이언트 연결 요청 수락

#include <sys/socket.h>
int accept(int sock, struct sockaddr * addr, socklen_t * addrlen);
// 성공 시 생성된 소켓의 파일 디스크립터, 실패 시 -1

sock : 서버 소켓 FD
addr : 연결요청한 클라이언트 주소정보를 담을 변수의 주소 값 전달.
함수 호출이 완료되면 인자로 전달된 주소의 변수에는 클라이언트 주소정보가 채워진다.
addrlen: addr 에 전달된 주소의 변수 크기를 바이트 단위로 전달.
함수호출이 완료되면 크기정보로 채워져 있던 변수에 클라이언트 주소정보 길이가 바이트 단위로 계산되어 채워짐.

accept() 는 연결 요청 대기 큐에 존재하는 클라이언트 연결 요청을 수락하고, 데이터 입출력에 사용할 소켓을 생성하여 그 소켓의 FD 값을 반환.
연결 요청한 클라이언트 소켓에 연결까지 이뤄진다.

TCP 클라이언트의 기본적인 함수호출 순서

socket() -> connect() -> read()/write()-> close()
소켓생성, 연결요청, 데이터 송수신, 연결종료로 구성

클라이언트의 연결 요청 : connect()를 이용

#include <sys/socket.h>
int connect(int sock, struct sockaddr * servaddr, socklen_t addrlen);
// 성공시 0, 실패 시 -1

sock : 클라이언트 소켓 FD
servaddr : 연결요청할 서버의 주소정보를 담은 변수 주소값 전달
addrlen: 두 번째 매개변수에 전달된 주소의 변수 크기를 바이트 단위로 전달

connect()는

서버에 의해 연결요청 접수 시(대기 큐 진입)
네트워크 단절 등 오류상황 발생 시
함수가 반환된다.

04-3 Iterative 기반의 서버 / 클라이언트 구현

iterative 서버 구현

socket() -> bind() -> listen() -> accept() -> read() / write()-> close(client) -> close(server)
소켓생성, 소켓 주소할당, 연결요청 대기상태, 연결 허용, 데이터 송수신, 연결종료의 flow

앞서 작성한 기본 서버의 흐름이다.
여기서 클라이언트와 연결된(accept()에 의해 생성된) 소켓을 종료하고 나서 다시 accept()를 진행하여 반복이 가능한 서버를 구현할 수 있다.

당연히 싱글스레드이니, 한 번에 한 클라이언트와만 소통이 가능하다. 이를 멀티스레드를 통해 다수의 클라이언트에 서비스 제공하는 것이 가능하다.