[리눅스 개발환경] 18. UDP & 유닉스 도메인 소켓

[tonykang22]

18. UDP & 유닉스 도메인 소켓

UDP 소켓 통신 개요

• UDP (User Datagram Protocol)
  • UDP는 RFC 768에 문서화 된 간단한 메시지 지향 전송 계층 프로토콜이다.
  • UDP는 헤더 및 페이로드의 무결성 검사 (체크섬을 통해)를 제공하지만 메시지 전달 및 UDP에 대해 상위 계층 프로토 콜을 보장하지는 않는다.
  • 계층은 일단 전송 된 UDP 메시지의 상태를 유지하지 않는다.
  • 이러한 이유로 UDP를 신뢰할 수 없는 데이터그램 프로토콜이라고도 한다.

• UPD 소켓은 비연결 지향형(connectionless), 연결 과정이 없으므로 사용이 간단하고 빠르다.
• 가벼우므로 실시간성을 요구하는 음성/화상 등 스트리밍 데이터에 많이 사용된다.
• 이에 반해 전송 확인이 어려우며 재전송 메커니즘 등이 존재하지 않아 신뢰성은 떨어진다.
• UDP 소켓 통신 함수 호출 흐름

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

ssize_t sendto (int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags, const struct sockaddr *dest_addr, socklen_t addrlen);

• sendto() 시스템 호출은 다른 소켓으로 메세지를 전송하는데 사용된다.
• sockfd : 송신 소켓의 파일 디스크럽터이다.
• 송신 대상 주소는 크기를 지정하는 addrlen과 함께 dest_addr에 의해 제공된다.
• 메세지는 buf에 있으며 길이는 len이다.
• 전송 시 사용할 작동 플래그를 지정하는 flags는 send()의 flags와 동일하다.
• 성공하면 호출은 전송된 문자 수를 반환하고, 실패 시 -1을 반환하며 errno가 설정된다.

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

ssize_t recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags, struct sockaddr *src_addr, socklen_t *addrlen);

• recvfrom() 호출은 소켓에서 메세지를 수신하는데 사용되며, 연결 지향 여부에 관계없이 소켓에서 데이터를 수신하는데 사용될 수 있다.
• src_addr이 NULL이 아니고 기본 프로토콜이 출발지 주소를 제공하면 이 출발지 주소가 채워진다.
• src_addr이 NULL이면 아무것도 채워지지 않는다.
  • 이 경우 addrlen이 사용되지 않으며 NULL이어야 한다.
• addrlen 인수는 value-result 인수로, 호출자는 src_addr와 연관된 버퍼 크기를 호출하기 전에 초기화해야하며, 출발지 주소의 실제 크기를 나태나도록 반환 시에 수정되어야 한다.
• 제공된 버퍼가 너무 작으면 리턴된 주소가 잘린다. 이 경우 addrlen은 호출에 제공된 것보다 큰 값을 반환해야 한다.
• 성공하면 메세지지 길이를 반환하는데, 메세지가 제공된 버퍼에 비해 너무 길면 메세지를 받는 소켓 유형에 따라 초과 바이트가 삭제될 수 있따.
• 오류가 발생한 경우 -1을 반환하고 errno가 설정된다.

예제

• receiver.c 의 코드이다.

  
  #include <stdio.h> 
  #include <unistd.h> 
  #include <stdlib.h> 
  #include <string.h> 
  #include <sys/types.h> 
  #include <sys/socket.h> 
  #include <netinet/in.h> 
  #include <arpa/inet.h>

int main(int argc, char *argv[]) { int sockfd; struct sockaddr_in receiver_addr; struct sockaddr_in sender_addr; int sender_len; char buff[1024] = {0,}; int recvlen, sendlen;

if (argc < 2) {
    fprintf(stderr, "Usage: %s <port>\n", argv[0]); 
    exit(1);
}

sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0); 
if (sockfd == -1) {
    perror("socket() error");
    exit(1); 
}

memset(&receiver_addr, 0, sizeof(receiver_addr)); 
receiver_addr.sin_family = AF_INET; 
receiver_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY); 
receiver_addr.sin_port = htons(atoi(argv[1]));

if (bind(sockfd, (struct sockaddr *)&receiver_addr, sizeof(receiver_addr)) == -1) { 
    perror("bind() error");
    exit(1);
}

while(1) {
    memset(buff, 0, sizeof(buff));
    sender_len = sizeof(sender_addr);
    recvlen = recvfrom(sockfd, buff, sizeof(buff)-1, 0, (struct sockaddr *)&sender_addr, &sender_len); 
    if (recvlen == -1) {
        perror("recvfrom() error");
        exit(1); 
    }

    buff[recvlen] = '\0';
    if (strcmp(buff, ".\n") == 0)
        break;

    printf("Received Data: %s\n", buff);

    snprintf(buff, sizeof(buff), "OK!"); 
    sendlen = strlen(buff);

    if (sendto(sockfd, buff, sendlen, 0, (struct sockaddr *)&sender_addr, sizeof(sender_addr)) != sendlen) { 
        perror("sendto() error");
        exit(1);
    } 
}

close(sockfd);
return 0; 

}

<br>

- sender.c 의 코드이다.
``` c
#include <stdio.h> 
#include <unistd.h> 
#include <stdlib.h> 
#include <string.h> 
#include <sys/types.h> 
#include <sys/socket.h> 
#include <netinet/in.h> 
#include <arpa/inet.h>

int main(int argc, char *argv[]) 
{
    int sockfd;
    struct sockaddr_in receiver_addr; 
    char buff[1024] = {0,};
    int bufflen, recvlen, receiver_len;

    if (argc < 3) {
        fprintf(stderr, "Usage: %s <IP> <Port>\n", argv[0]); 
        exit(1);
    }

    sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0); 
    if (sockfd == -1) {
        perror("socket() error");
        exit(1); 
    }

    memset(&receiver_addr, 0, sizeof(receiver_addr)); 
    receiver_addr.sin_family = AF_INET; 
    receiver_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(argv[1]); 
    receiver_addr.sin_port = htons(atoi(argv[2]));

    while(1) {
        printf("Input message (quit: .): "); 
        memset(buff, 0, sizeof(buff)); 
        fgets(buff, sizeof(buff), stdin); 
        bufflen = strlen(buff);

        if (sendto(sockfd, buff, bufflen, 0, (struct sockaddr *)&receiver_addr, sizeof(receiver_addr)) != bufflen) { 
            perror("sendto() error");
            exit(1);
        }

        if (strcmp(buff, ".\n") == 0) 
            break;

        recvlen = recvfrom(sockfd, buff, sizeof(buff)-1, 0, (struct sockaddr *)&receiver_addr, &receiver_len); 
        if (recvlen == -1) {
            perror("recvfrom() error");
            exit(1); 
        }

        buff[recvlen] = '\0';
        printf("Reply received: %s\n", buff); 
    }

    close(sockfd);
    return 0; 
}

• 실행 결과

유닉스 도메인 소켓

• 유닉스 도메인 소켓(UDS)
  • 도메인의 범위가 유닉스 시스템에 국한된다.
  • 즉, 로컬 호스트에 국한되므로 외부에서 접속할 수 없다.
  • 유닉스 도메인 소켓은 IPC의 개념으로 사용된다.
  • 유닉스 도메인 소켓은 소켓 생성 시, 도메인을 AF_UNIX로 생성 후 bind 호출 시 소켓에 연결된 파일이 생성된다.
  • TCP socket 과 차이점은 local host 의 process 간의 통신이므로 속도가 매우 빠르고 메모리 소모가 적다는 장점이 있다.