[리눅스 개발환경] 16. 소켓 개요

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[리눅스 개발환경] 16. 소켓 개요

TCP/IP

• TCP/IP란?
  • 인터넷 프로토콜 제품군(Internet Protocol Suite) 은 인터넷 및 유사한 컴퓨터 네트워크에서 사용되는 개념적 모델 및 통신 프로토콜 집합이다. 제품군의 기본 프로토콜은 TCP (Transmission Control Protocol) 및 IP (Internet Protocol)이기 때문에 일반적으로 TCP / IP 라고 한다.

소켓

• 소켓이란?
  • 네트워크 소켓은 컴퓨터 네트워크의 노드 내에서 데이터를 보내거나 받는 내부 끝점(endpoint)을 의미한다.
  • 리눅스에서 소켓은 I/O 인터페이스의 한 종류이며 네트워크 프로그래밍의 가장 기본적인 부분을 담당한다.

• 리눅스 소켓의 구분
  • 도메인 분류 (범위)
    • 네트워크 도메인 소켓 - 네트워크 주소 (IP/PORT)를 통해 통신
    • 유닉스 도메인 소켓 - 시스템(호스트)내에서 파일 경로를 통해 통신
  • 타입 분류
    • 스트림 소켓 - TCP, 연결 지향형, 연결 필요
    • 데이터그램 소켓 - UDP, 비 연결 지향형, 연결 없이 데이터 전송 가능
    • raw 소켓 - 전송 계층 포멧없이 인터넷 프로토콜 패킷을 직접 주고 받는 소켓 (프로토콜 헤더 포함)
      • 응용 계층에서는 사용자 데이터만 바라보고, 전송 계층에서는 TCP 헤더와 데이터,
      • 네트워크 계층에서는 IP 헤더, TCP 헤더, 데이터를 바라보는데,
      • raw 소켓의 의미는 각 계층에서 IP 헤더, TCP 헤더, 데이터를 모두 바라보는 것을 의미힌다.

소켓 생성

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>

int socket(int domain, int type, int protocol);

• socket()은 통신을 위한 엔드포인트를 생성하고 해당 엔드포인트를 참조하는 파일 디스크립터를 반환한다.
• 성공적인 호출에 의해 반환된 파일 디스크립터는 현재 프로세스에서 열리지 않은 가장 낮은 번호의 파일 디스크립터이다.

• domin
  • AF_UNIX : 유닉스 도메인 소켓(AF_LOCAL)
  • AF_INET : IPv4 네트워크 도메인 소켓
  • AF_INET6 : IPv6 네트워크 도메인 소켓

• type
  • SOCK_STREAM : TCP 스트림 소켓
  • SOCK_DGRAM : UPD 데이터그램 소켓
  • SOCK_RAW : raw 소켓

• protocol
  • IPPROTO_IP : IP 프로토콜 사용
  • IPPROTO_TCP : TCP 프로토콜 사용 (SOCK_STREAM)
  • IPPROTO_UDP : UDP 프로토콜 사용 (SOCK_DGRAM)
  • IPPROTO_ICMP : ICMP 프로토콜 사용

• 소켓도 파일 디스크립터이므로 사용이 완료되면 close()를 이용해 닫아주어야 한다.
• 성공 시 새 소켓의 파일 디스크립터를 반환하고, 오류 발생 시 -1이 반환되고 errno가 설정된다.
• errno
  • EACCESS : 권한 오류
  • EINVAL : protocol, type 등 인자 오류
  • EMFILE : 프로세스에서 열린 파일 디스크립터 개수 제한
  • ENFILE : 시스템에서 열린 파일 디스크립터 개수 제한
  • ENOBUFS : 메모리 부족
  • ENOMEM : 메모리 부족

바이트 순서

• 엔디안(바이트 순서)이란?
  • 컴퓨팅에서 엔디안(endianness)은 숫자의 이진 표현 내에서 바이트의 순서를 나타낸다.
• 빅 엔디안 순서는 최상위 바이트를 가장 먼저, 최하위 바이트는 마지막에 두고,
• 리틀 엔디안 순서는 반대이다.
• 예)
• 시스템에서 엔디안은 CPU 종속적인 규칙이다.
  • 빅 엔디안은 네트워킹 프로토콜 (IP, TCP, UDP)에서 기본적으로 사용되는 순서이며, RISC 프로세서 (Sparc, Motorola CPU) 들이 사용하는 방식이다.
  • 리틀 엔디안은 인텔 호환 계열 CPU에서 사용하는 방식이다.
• 주의할 점은 우리가 사용하는 대부분의 컴퓨터는 인텔 호환 계열 CPU로, 내부적으로 리틀 엔디안 방식을 사용하고,
• 소켓 프로그래밍 시 사용되는 네트워크 프로토콜 들은 기본적으로 빅 엔디안 방식을 사용한다는 점이다.

#include <arpa/inet.h>

uint32_t htonl(uint32_t hostlong); 
uint16_t htons(uint16_t hostshort); 
uint32_t ntohl(uint32_t netlong); 
uint16_t ntohs(uint16_t netshort);

• 바이트 순서 변환 함수
  • htonl() : 부호없는 정수 hostlong을 호스트 바이트 순서에서 네트워크 바이트 순서로 변환한다.
  • htons() : 부호없는 짧은 정수 hostshort를 호스트 바이트 순서에서 네트워크 바이트 순서로 변환한다.
  • ntohl() : 부호없는 정수 netlong을 네트워크 바이트 순서에서 호스트 바이트 순서로 변환한다.
  • ntohs() : 부호없는 짧은 정수 netshort를 네트워크 바이트 순서에서 호스트 바이트 순서로 변환한다.

예제

• endian_test.c 의 코드이다.

#include <stdio.h> 
#include <arpa/inet.h>

union longbyte { 
    long l;
    unsigned char c[4]; 
};

int main() 
{
    union longbyte lb;

    lb.l = 0x1234;
    printf("[Host Order] %02x, %02x, %02x, %02x\n", lb.c[0], lb.c[1], lb.c[2], lb.c[3]);

    lb.l = htonl(lb.l);
    printf("[Network Order] %02x, %02x, %02x, %02x\n", lb.c[0], lb.c[1], lb.c[2], lb.c[3]);

    return 0; 
}

• 실행 결과