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2.3 클라이언트 프로그램 작성 절차

▶ 본 절에서는 클라이언트 프로그램의 일반적인 작성 절차를 설명하고, well-known 서비스 포트를 이용하는 클라이언트 프로그램 mydaytime.c와 myecho.c를 소개한다.

2.3.1 연결형 클라이언트 프로그램 작성 절차

▶ TCP(연결형 또는 스트림형) 클라이언트 프로그램의 일반적인 작성 절차를 그림 2-7에 나타냈다.

▶ 2.1.5절에서 소개한 바와 같이 클라이언트는 먼저 socket()으로 소켓을 개설한다.

▶ 연결형 서비스를 이용하기 위하여 connect()를 호출하여 서버와 연결을 요청하고 연결이 이루어지면 send()와 recv()를 사용하여 데이터를 송수신하고 작업이 종료되면 close()로 소켓을 닫는다.

그림 2-7 TCP(연결형) 클라이언트 프로그램 작성 절차

(1) socket(), 소켓 개설

▶ 클라이언트는 먼저 socket()으로 소켓을 개설해야 하는데 이때 프로토콜 체계를 PF_INET로 선택하고, 서비스 타입은 SOCK_STREAM으로 선택한다.

▶ 소켓 프로그래밍을 하기 위하여는 다섯 가지 요소 즉, 사용할 트랜스포트 프로토콜(스트림 또는 데이터그램), 자신과 상대방의 IP 주소, 자신과 상대방의 포트번호가 지정되어야 한다고 하였다(2.1.3절 참조).

▶ socket()을 호출시에는 트랜스포트 프로토콜만을 지정하게 되는데 그림 2-8에 socket() 수행시 내부적으로 일어나는 동작을 나타냈다. 여기서 응용 프로그램이 프로토콜을 지정하여 socket()을 호출하면 소켓 인터페이스가 새로 생성된 소켓의 소켓번호를 리턴하는 것을 보여주고 있다.

▶ 한편 클라이언트는 자신이 사용할 포트번호를 명시적으로 지정할 필요가 없다. 즉, 클라이언트는 bind()를 호출할 필요가 없이 다음에 설명할 connect() 호출시 시스템(TCP/IP)이 임의의 포트번호를 지정해 준다.

그림 2-8 socket() 호출시 소켓 번호와 소켓 인터페이스의관계

(2) 연결할 서버의 소켓주소 구조체(sockaddr_in) 작성

▶ 클라이언트는 connect()를 호출하기 전에 연결하고자 하는 서버의 주소를 지정한다.

▶ 4바이트의 IP 주소와 2바이트의 포트번호를 포함하는 소켓주소 구조체 sockadr_in를 작성하여야 한다(2.1.4절 참조).

(3) connect(), 서버와 연결요청

▶ (2)에서 만든 서버의 소켓주소 구조체를 사용하여 서버에게 접속요청을 하기 위하여 connect()를 호출한다.

▶ 그림 2-9에 connect()의 수행 내용을 나타냈는데, con- nect()는 상대방 즉, 서버의 IP 주소와 포트번호를 명시하여 (1)에서 구한 소켓번호로 호출하면 된다.

▶ connect()의 사용 문법은 아래와 같다.

▶ connect()를 호출하면 TCP가 서버의 소켓주소 구조체 *addr에 지정된 목적지 IP 주소와 포트번호로 연결을 시도하여 연결이 성공하면 0을 리턴한다.

▶ 실패하면 -1을 리턴하며 전역변수 errno에 에러코드가 들어 있게 된다.

▶ 클라이언트가 호출한 connect()가 성공적으로 연결되려면 서버에서 accept()를 호출해 두고 있어야 한다.

▶ 한편, connect() 시스템 콜 호출 중에 에러가 발생하였을 때는 바로 다시 connect()를 호출하지 말고 해당 소켓을 close()로 닫고, 새로운 소켓을 socket()으로 만든 후 사용하는 것이 안전하다.

그림 2-9 connect() 호출시 소켓번호와 소켓 주소의 관계

(4) send(), recv(), 데이터 송수신

▶ 클라이언트가 서버와 연결되면 send(), recv() 또는 write(), read()를 사용하여 서버와 데이터를 송수신할 수 있다.

▶ 이들 데이터 송수신 함수들을 표 2-1에 정리하였으며 자세한 내용은 부록 A.2를 참조하기 바란다.

표 2-1 TCP(스트림) 소켓의 데이터 송수신 함수 비교

▶ send()와 write()는 스트림형(TCP) 소켓을 통하여 패킷을 송신하는 함수이다.

▶ 데이터를 전송할 소켓번호(s), 송신할 데이터 버퍼(buf), 전송할 데이터 크기(length)를 지정해야 하며 두 함수 모두 실제로 전송된 데이터 크기를 바이트 단위로 리턴한다.

▶ recv()와 read()는 스트림형(TCP) 소켓을 통하여 패킷을 수신하는 함수이며 데이터를 수신할 소켓번호(s), 수신 버퍼(buf), 읽을 데이터 크기(length)를 지정해야 한다. 두 함수 모두 실제로 읽은 데이터 크기를 바이트 단위로 리턴한다.

▶ 스트림 소켓에서는 IP 패킷이 한 번에 전송할 수 있는 최대 데이터 크기보다 큰 데이터를 송신 버퍼에 저장하고 write()나 send()를 호출할 수 있다.

▶ 이때에는 전체 데이터가 IP 패킷 단위로 분할되어 전송되며 수신측에서는 패킷의 순서와 분실을 검사하고 필요하면 재전송을 요구하는데 이것이 바로 스트림(stream) 소켓을 사용하는 장점이기도 하다.

▶ 그러나 다음 절에서 설명할 UDP 소켓에서는 사용자가 전송을 요구한 데이터의 크기가 데이터그램 크기보다 크면 에러가 발생하거나 데이터그램 크기만큼만 한 번 전송되고 만다.

(5) close(), 소켓 닫기

▶소켓의 사용을 마치려면 해당 소켓번호(s)를 지정하여 다음과 같이 close()를 호출하여 소켓을 종료하여야 한다.

▶ close()를 호출한 시점에 서버나 클라이언트의 송신 버퍼에 있으나 아직 전송하지 못한, 또는 네트웍내에서 전달중인 패킷들이 있을 수 있는데 close()는 디폴트로 이러한 패킷들을 모두 처리한 후에 소켓을 닫게 되어 있다.

▶ 이러한 패킷들을 보다 구체적으로 (수동적으로) 처리하기 위하여 shutdown() 시스템 콜을 아래와 같이 사용할 수 있다.

▶ 위에서 s는 닫을 소켓번호이고, direction은 0이면 패킷의 전송을 종료하고 1이면 수신을 종료하며 2이면 송수신을 모두 종료하게 한다.

▶ 예를들어 클라이언트가 더 이상 전송할 데이터가 없으면 direction을 0으로 하여 shutdown()을 호출하면 되는데 이를 partial close라 한다.

▶ 이때 네트웍 시스템은 상대방 서버에게 end-of-file 신호를 전송하고 이를 수신한 서버도 만일 보낼 데이터가 없으면 해당 연결을 종료하면 된다.

▶ 한편 close() 호출시 미처리된 패킷들을 처리하는 또 다른 방법으로, 일정한 시간을 지정해 주고 이 시간 동안만 미처리된 패킷들이 처리되는 것을 기다리는 방법도 있다.

▶ 이를 위하여는 close()를 호출하기 전에 setsockopt()를 호출하여 소켓 동작의 옵션을 바꾸어 주어야 한다(자세한 내용은 5.2.1절에서 설명).

2.3.2 비연결형 클라이언트 프로그램 작성 절차

▶UDP(비연결형 또는 데이터그램) 클라이언트도 앞에서 설명한 연결형 클라이언트 프로그램과 유사한 절차로 구현할 수 있다.

▶ 그러나 비연결형 서비스이므로 connect() 시스템 호출이 필요 없고 클라이언트와 서버는 소켓 개설 후 바로 데이터를 송수신할 수 있다.

그림 2-10 UDP(비연결형) 소켓 프로그래밍 절차

▶ 한편 비연결형 통신에서는 연결형 소켓 프로그래밍과 달리, 소켓이 목적지별로 개설되어 있는 것이 아니므로 하나의 소켓을 통하여 임의의 목적지를 향하여 IP 패킷을 보낼 수 있는데 이것이 바로 UDP를 사용하는 최대의 장점이기도 하다.

▶ 그러나 비연결형으로 만든 소켓으로 패킷을 전송할 때에는 각 패킷 전송시마다 목적지의 IP 주소와 포트번호(즉 소켓주소)를 항상 함수 인자로 주어야 한다.

▶ 표 2-2에 비연결형 소켓에서 사용하는 데이터 송수신 함수인 sendto()와 recvfrom()의 사용법을 정리하였다.

▶ 데이터 송신 함수인 sendto()에서 to 구조체는 데이터를 보낼 상대방의 소켓주소 구조체를 가리키며 sendto()를 호출하기 전에 to의 내용을 정해 주어야 한다.

▶ 한편 데이터 수신함수인 recvfrom()이 성공적으로 수행되면 from 구조체에 현재 수신된 패킷을 보낸 발신자의 소켓주소가 들어 있으며 따라서 누가 이 데이터를 전송하였는지를 알 수 있다.

▶ 이 데이터를 보내온 발신자에게 데이터를 보내려면 from에 들어 있는 소켓주소를 sendto()의 to로 복사하여 사용하면 된다.

문 법	인 자
int sendto(int s, char* buf, int length, int flags, sockaddr* to, int tolen);	s	소켓번호
	buf	전송할 데이터가 저장된 버퍼
	length	buf 버퍼의 크기
	flags	보통 0
	to	목적지의 소켓주소 구조체
	tolen	to 버퍼의 크기
int recvfrom(int s, char* buf, int length, int flags, sockaddr* from, int* fromlen)	s	소켓번호
	buf	수신 데이터를 저장할 버퍼
	length	buf 버퍼의 길이
	flags	보통 0
	from	발신자의 소켓주소 구조체
	fromlen	from 버퍼의 길이

표 2-2 sendto()와 recvfrom() 함수의 사용법

2.3.3 daytime 클라이언트 프로그램

▶ 여기서는 간단한 TCP 클라이언트 프로그램 작성 예로, 현재의 날짜와 시간을 알려주는 daytime 서비스를 이용하는 클라이언트 프로그램 mydaytime.c를 작성하겠다.

▶ 다음은 mydaytime.c를 실행한 결과인데 daytime 서비스를 제공해 줄 임의의 서버의 dotted decimal IP 주소를 명령문 인자로 주어야 한다.

　

▶ mydaytime.c에서는 사용할 소켓을 아래와 같이 개설하는데 프로토콜 체계로는 인터넷을, 서비스는 연결형(TCP)을 지정하고 있다.

▶ 다음에는 연결할 서버의 소켓주소 구조체를 만들어야 하는데 주소 체계를 인터넷(AF_INET)으로 지정한다.

▶ 서버의 IP 주소와 포트번호를 소켓주소 구조체 sever_addr에 기록하는 것을 아래에 보였다.

▶ 아래에서 inet_addr() 함수는 사용자가 명령 인자로 입력한 dotted decimal 형태의 IP 주소 문자열 haddr을 (binary) IP 주소로 변환하는 함수이다(2.2.3절 참조).

▶ 한편 표준 인터넷 서비스인 daytime 서비스를 받기 위해서는 well_known 포트번호로 13번을 지정하여야 한다.

▶ 이상과 같이 서버의 주소 정보를 모두 server_addr 구조체에 기록한 후 서버에 연결을 요청하기 위해 connect() 함수를 다음과 같이 호출하는데 연결요청이 수락된 경우에는 0이 리턴되며, 그렇지 않은 경우에는 -1이 리턴된다.

　

▶서버와 연결된 후, 서버가 보내오는 문자열(날짜와 시간)을 수신하기 위해 클라이언트는 read()를 아래와 같이 호출한다.

▶ mydaytime.c 전체 리스트

2.3.4 echo 클라이언트 프로그램

▶ 클라이언트 프로그래밍의 두번째 예로 echo 서비스를 시험하는 클라이언트 프로그램 myecho.c를 소개한다.

▶ 표준 인터넷 서비스인 echo는 well-known 포트 7번을 통해 유닉스 컴퓨터가 제공하는 서비스로 클라이언트가 전송한 문자열을 다시 클라이언트로 전송한다.

▶ 다음은 myecho.c를 실행한 결과 예이다.

▶ myecho.c 프로그램도 앞에서 설명한 mydaytime.c와 거의 유사하게 작성되는데 한 가지 차이점은 mydaytime.c에서는 daytime 서비스를 이용하기 위해 포트 13번을 사용하였으나, myecho.c에서는 echo 서비스를 이용해야 하므로 서버의 소켓주소 구조체 server_addr의 포트번호로 아래와 같이 7을 선택해야 한다.

▶ 한편 connect()를 호출한 후 서버와 연결이 완료되면 서버에 전송할 문자열을 키보드를 통해 아래와 같이 입력받는다.

▶ 위에서 fgets() 함수는 스트링 문자열을 입력받는 함수로 첫번째 인자(buf)는 문자열을 저장할 버퍼이다.

▶ 두번째 인자는 버퍼의 크기, 그리고 세번째 인자는 입력 스트림 포인터이다.

▶ 입력 스트림 포인터로 stdin을 지정하였는데 stdin은 FILE 포인터 타입의 전역변수로 표준 입력 파일인 키보드를 뜻한다.

▶ fgets()로 키보드에서 입력받은 문자열은 write() 시스템 콜을 이용해 서버로 전송하고 서버가 echo시켜준 문자열은 read() 시스템 콜로 수신한다.

▶myecho.c 전체 리스트

현재강좌 : UNIX BSD 소켓 시스템 콜 이전: 2.2 인터넷 주소 변환 다음: 2.4 서버 프로그램 작성 절차