[Computer Network] 2.7 소켓 프로그래밍: 네트워크 애플리케이션 생성

다음의 간단한 클라이언트-서버 애플리케이션을 UDP와 TCP로 구현해보자.

 

1. 클라이언트는 키보드로부터 한 줄의 문자(데이터)를 읽고 그 데이터를 서버로 보낸다.
2. 서버는 그 데이터를 수신하고 문자를 대문자로 변환한다.
3. 서버는 수정된 데이터를 클라이언트에게 보낸다.
4. 클라이언트는 수정된 데이터를 수니하고 그 줄을 화면에 나타낸다.

 

2.7.1 UDP를 이용한 소켓 프로그래밍

1. 송신 프로세스가 데이터의 패킷을 소켓 문 밖으로 밀어내기 전에, UDP를 사용할 때 먼저 패킷에 목적지 주소를 붙여 넣어야 한다.
2. 이 패킷이 송신자의 소켓을 통과한 후 인터넷은 이 목적지 주소를 이용하여 그 패킷을 인터넷을 통해 수신 프로세스에 있는 소켓으로 라우트할 것이다.
3. 패킷이 수신 소켓에 도착하면 수신 프로세스는 소켓을 통해 그 패킷을 추출하고 다음에 패킷의 콘텐츠를 조사하고 적절한 동작을 취한다.

 

UDP를 이용한 클라이언트-서버 애플리케이션

 

UDPClient와 UDPServer 파이썬으로 구현

// UDPClient.py
// socket 모듈은 파이썬에서 모든 네트워크 통신의 기본을 구성하므로
// 이를 통해 프로그램 내에 소켓을 생성할 수 있다.
from socket import *
serverName = ’hostname’
serverPort = 12000
// 클라이언트 소켓을 생성(IPv4, UDP 소켓)
clientSocket = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)
// 터미널 창에 키보드를 통해 입력하여 메시지를 생성
message = raw_input(’Input lowercase sentence:’)
// 패킷을 프로세스의 소켓으로 보냄(문자열->바이트, 목적지 주소)
clientSocket.sendto(message.encode(),(serverName, serverPort))
// 클라이언트는 패킷을 보낸 후에 서버로부터의 데이터 수신을 기다린다.
// modifiedMessage에 패킷 데이터가 할당되고 
// serverAddress에 패킷의 소스 주소가 할당된다.
modifiedMessage, serverAddress = clientSocket.recvfrom(2048)
// 메시지를 바이트에서 문자열로 변환하여 출력한다.
print(modifiedMessage.decode())
// 소켓을 닫으며 그 후에 프로세스가 종료된다.
clientSocket.close()

 

// UDPServer.py
from socket import *
// 포트 번호를 서버의 소켓에 할당
serverPort = 12000
serverSocket = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM)
serverSocket.bind((’’, serverPort))
print(”The server is ready to receive”)
while True:
 // 패킷이 서버의 소켓에 도착하면, 
 // 패킷의 데이터는 변수 message에 할당되고 
 // 패킷의 소스 주소는 변수 clientAddress에 할당된다.(반송 주소로 사용됨.)
 message, clientAddress = serverSocket.recvfrom(2048)
 // 메소드 upper()를 이용하여 대문자로 변환한다.
 modifiedMessage = message.decode().upper()
 //클라이언트의 주소를 대문자로 변환된 메시지에 붙이고 만들어진 패킷을 서버의 소켓으로 보낸다.
 // 그 뒤 인터넷은 패킷을 클라이언트 주소로 전달한다.
 serverSocket.sendto(modifiedMessage.encode(), clientAddress)
 
// 서버는 패킷을 보낸 후 while 루프에 머무르며 다른 UDP 패킷이 도착하기를 기다린다.

 

 

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2.7.2 TCP 소켓 프로그래밍

UDP와 다르게 데이터를 보내기 전에 먼저 TCP 연결을 생성한다.
TCP 연결이 설정된 후, 한쪽에서 다른 쪽으로 데이터를 보내려면 소켓을 통해 데이터를 TCP 연결로 보내면 된다.

 

 

• 서버 프로세스가 실행되면, 클라이언트 프로세스는 서버로 TCP 연결을 시도한다.
  
  • 이러한 초기 접속을 "출입문을 두드리는 것"으로 표현한다.
  • 클라이언트 프로세스에서 TCP 소켓을 생성함으로써 가능하다.
    
    
• 클라이언트는 TCP 소켓을 생성할 때
  • 서버에 있는 환영 소켓의 주소, 즉 서버의 IP 주소와 소켓의 포트 번호를 명시한다.
  • 소켓을 생성한 후 서버에게 3-way 핸드세이크를 시도한다. 이상이 없다면, 서버는 이 클라이언트에게 지정된 연결 소켓을 생성하다.  

✖️ 3-way 핸드세이크는 트랜스포트 계층에서 일어나서 클라이언트와 서버 프로그램은 전혀 인식하지 못한다.

TCPServer 프로세스는 2개의 소켓을 가진다

 

TCP를 이용한 클라이언트-서버 애플리케이션

 

TCPClient와 TCPServer 파이썬으로 구현

// TCPClient.py
from socket import *
serverName = ’servername’
serverPort = 12000
clientSocket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
// 데이터를 보내기 전에 TCP 연결이 먼저 클라이언트와 서버 사이에 설정되어야 한다.
// 클라이언트와 서버 간에 TCP 연결이 설정된다.
clientSocket.connect((serverName, serverPort))
// 사용자로부터 문장을 획득한다.
sentence = raw_input(’Input lowercase sentence:’)
// 문자열 sentence를 클라이언트 소켓을 통해 TCP 연결로 보낸다.
clientSocket.send(sentence.encode())
// 서버로부터 온 문자를 문자열 modifiedSentence에 모은다.
modifiedSentence = clientSocket.recv(1024)
print(’From Server: ’, modifiedSentence.decode())
// 소켓을 닫고 클라이언트와 서버 간의 TCP 연결을 닫는다.
clientSocket.close()

 

// TCPServer.py
from socket import *
serverPort = 12000
serverSocket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
// 서버 포트 번호 serverPort를 소켓과 연관시킨다.
// TCP에서는 serverSocket이 대기하는 소켓이 된다.
serverSocket.bind((’’, serverPort))
// TCP 연결 요청을 듣도록 한다.
serverSocket.listen(1)
print(’The server is ready to receive’)
while True:
 // 클라이언트가 이 문을 두드리면 프로그램은 serverSocket을 위한 accept() 메소드를 시작해서
 // 이 클라이언트에게 지정된 connectionSocket이라는 새로운 소켓을 서버에 생성한다.
 // 그 뒤 클라이언트와 서버는 핸드셰이킹을 완료해서
 // clientSocket과 서버의 connectionSocket 간에 TCP 연결을 생성한다.
 connectionSocket, addr = serverSocket.accept()
 sentence = connectionSocket.recv(1024).decode()
 capitalizedSentence = sentence.upper()
  // TCP 연결이 설정되었으므로 클라이언트와 서버는 이제 이 연결을 통해
  // 서로에게 바이트를 보낼 수 있다.
 connectionSocket.send(capitalizedSentence.encode())
 // 클라이언트에게 수정된 문장을 보낸 후 연결 소켓을 닫는다.
 // 그러나 serverSocket이 열려 있기 때문에 다른 클라이언트가 출입문을 두드릴 수 있고
 // 서버에게 수정할 문장을 보낼 수 있다.
 connectionSocket.close()

 

• TCP의 경우 한쪽에서 보낸 모든 바이트가 다른 쪽에 도착하는 것을 보장할 뿐만 아니라 순서대로 도착하는 것을 보장한다.