Chapter 3 - 네트워크 프로그래밍 (1)

소켓 프로그래밍 기초 #1

손님 : 핸드폰 준비 - 식당 번호로 문의 - 대리인을 통해 식당 측과 대화 가능

• 손님 = 클라이언트
• 핸드폰 = 소켓
• 식당 번호 = 서버 주소
• 소켓을 통해 서버와 패킷 송수신 가능

식당 : 안내원 고용 - 안내원 교육(대표 번호 배정) - 영업 시작 - 대리인에 안내

• 식당 = 서버
• 안내원 = Listener 소켓
• 안내원 교육 = Bind(서버주소/포트를 소켓에 연동)
• 영업 시작 = Listen
• 안내 = Accept(별도의 소켓에 연결)
• 클라이언트 세션을 통해 통신 가능

---

소켓 프로그래밍 기초 #2

// DummyClient.cpp

#include <WinSock2.h>
#include <MSWSock.h>
#include <WS2tcpip.h>
#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")

int main()
{
    // winsock 초기화(ws2_32 라이브러리 초기화)
    // 관련 정보가 wsaData에 채워짐
    WSAData wsaData;
    if (::WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsaData))
        return 0;

    // 소켓 생성
    // socket(af, type, protocol)
    // af : Address Family(AF_INET = IPv4, AF_INET6 = IPv6
    // type : TCP(SOCK_STREAM) vs UDP(SOCK_DGRAM)
    // protocol : 0일경우 알아서 선택
    // return : descriptor
    SOCKET clientSocket = ::socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (clientSocket == INVALID_SOCKET)
    {
        int32 errCode = ::WSAGetLastError();
        cout << "Socket ErrorCode : " << errCode << endl;
        return 0;
    }

    SOCKADDR_IN serverAddr; // IPv4용
    ::memset(&serverAddr, 0, sizeof(serverAddr));
    serverAddr.sin_family = AF_INET;
    //serverAddr.sin_addr.s_addr = ::inet_addr("127.0.0.1"); << deprecated
    ::inet_pton(AF_INET, "127.0.0.1", &serverAddr.sin_addr);
    // 연결할 목적지 : IP주소와 Port가 한쌍 - 아파트 동호수와 비슷
    // htons : host to network short, 네트워크에서는 Big-Endian을 사용하기 때문에 맞춰주는 역할 
    serverAddr.sin_port = ::htons(7777); // 일부 포트는 예약되어있음

    if (::connect(clientSocket, (SOCKADDR*)&serverAddr, sizeof(serverAddr)))
    {
        int32 errCode = ::WSAGetLastError();
        cout << "Connect ErrorCode : " << errCode << endl;
        return 0;
    }

    // ----------------
    // 연결 성공! 데이터 송수신 가능능

    cout << "Connected To Server!" << endl;

    while (true)
    {
        // Todo
        this_thread::sleep_for(1s);
    }

    // 소켓 리소스 반환
    ::closesocket(clientSocket);
    // winsock 종료
    ::WSACleanup();
}

#pragma comment(lib, "xxxx.lib")와 같이 사용하면 라이브러리를 명시적으로 링크할 수 있음
기본 형식은 #pragma comment(comment-type, ["comment string"])

• comment type에는 compiler, exestr, lib, linker, user등이 올 수 있음
• []안의 구문은 형식에 따라 필요한 것을 사용

WSAStartup 함수는 winsock 동적 연결 라이브러리를 초기화하고 어플리케이션 요구사항을 충족하는지 확인함

• 첫 번째 매개변수인 wVersionRequested에서 버전값을 받으며, MAKEWORD 매크로를 통해 편리하게 사용할 수 있음
  • WORD MAKEWORD(BYTE bLow, BYTE bHigh)의 형식, 하위 8비트와 상위 8비트를 각각 인자로 전달
• 두 번째 매개변수인 IpWSAData에 WSADATA 구조체 포인터 주소를 넣어주면 해당 구조체에 세부 정보들이 채워짐
• WSAStartup 함수 호출시 반드시 WSACleanup() 함수를 호출하여 짝을 맞춰주어야함

WSAStartup()에 대한 자세한 정보

socket() 함수를 통해 소켓 생성

• 첫 번째 매개변수인 af에서 Winsock2.h 헤더파일에 정의되어잇는 address family 형식 중 하나를 받음
  • AF_INET : IPv4 / AF_INET6 : IPv6 등이 존재
• 두 번째 매개변수인 type에서 소켓 타입을 선택
  • SOCK_STREAM : TCP / SOCK_DGRAM : UDP
• 세 번째 매개변수에는 프로토콜을 입력
  • 0으로 입력시 자동으로 적절한 프로토콜을 선택

socket()에 대한 자세한 정보

SOCKADDR_IN 구조체에 소켓에 사용할 정보들을 저장

typedef struct sockaddr_in {
  short          sin_family;
  u_short        sin_port;
  struct in_addr sin_addr;
  char           sin_zero[8];
} SOCKADDR_IN, *PSOCKADDR_IN, *LPSOCKADDR_IN;

• sin_family에 address family 형식을 지정
• inet_pton()함수를 사용해 연결할 목적지 IP 주소를 sin_addr에 지정
• htons() 함수를 사용해 연결할 목적지 포트를 sin_port에 지정
  • htons : host to network short
• sin_zero[8]은 전체 크기를 16바이트로 맞추기 위한 더미

SOCKADDR_IN에 대한 자세한 정보
inet_pton()에 대한 자세한 정보
htons()에 대한 자세한 정보

connect() 함수로 생성한 소켓을 서버의 주소에 연결 요청

• 첫 번째 매개변수에는 연결할 소켓을 지정
• 두 번째 매개변수에는 SOCKADDR 구조체를 지정
  • SOCKADDR 구조체는 SOCKADDR_IN과 같은 데이터를 가짐
  • 단, IP주소와 포트 번호가 data[14]로 묶여있는 SOCKADDR보다 SOCKADDR_IN이 사용하기 편리함

connect()에 대한 자세한 정보

// GameServer.cpp

#include <WinSock2.h>
#include <MSWSock.h>
#include <WS2tcpip.h>
#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")

int main()
{
    WSAData wsaData;
    if (::WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsaData))
        return 0;

    SOCKET listenSocket = ::socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (listenSocket == INVALID_SOCKET)
    {
        int32 errCode = ::WSAGetLastError();
        cout << "Socket ErrorCode : " << errCode << endl;
        return 0;
    }

    // 나의 주소
    SOCKADDR_IN serverAddr; // IPv4용
    ::memset(&serverAddr, 0, sizeof(serverAddr));
    serverAddr.sin_family = AF_INET;
    serverAddr.sin_addr.s_addr = ::htonl(INADDR_ANY); // 알아서 골라달라
    serverAddr.sin_port = ::htons(7777); // 일부 포트는 예약되어있음

    // 대표 번호 배정
    if (::bind(listenSocket, (SOCKADDR*)&serverAddr, sizeof(serverAddr)) == SOCKET_ERROR)
    {
        int32 errCode = ::WSAGetLastError();
        cout << "Bind ErrorCode : " << errCode << endl;
        return 0;
    }

    // 영업 시작
    // 10 : 백로그, 대기열의 최대한도
    if (::listen(listenSocket, 10) == SOCKET_ERROR)
    {
        int32 errCode = ::WSAGetLastError();
        cout << "Listen ErrorCode : " << errCode << endl;
        return 0;
    }

    // ---------------------------

    while (true)
    {
        SOCKADDR_IN clientAddr;
        ::memset(&clientAddr, 0, sizeof(clientAddr));
        int32 addrLen = sizeof(clientAddr);

        SOCKET clientSocket = ::accept(listenSocket, (SOCKADDR*)&clientAddr, &addrLen);
        if (clientSocket == INVALID_SOCKET)
        {
            int32 errCode = ::WSAGetLastError();
            cout << "Accept ErrorCode : " << errCode << endl;
            return 0;
        }

        // 손님 입장
        char ipAddress[16];
        ::inet_ntop(AF_INET, &clientAddr.sin_addr, ipAddress, sizeof(ipAddress));
        cout << "Client Connected! IP = " << ipAddress << endl;
    }

    // ---------------------------

        ::WSACleanup();
}

bind() 함수로 listen소켓을 바인딩 - 소켓에 IP주소와 포트를 할당
매개변수는 connect() 함수와 동일
bind()에 대한 자세한 정보

listen() 함수로 소켓을 통해 들어오는 연결을 대기열에 추가함

• 첫 번째 매개변수로 listen소켓을 지정
• 두 번째 매개변수로 대기열의 크기를 지정

listen()에 대한 자세한 정보

accept() 함수로 수신 대기열에 있는 클라이언트의 연결 요청을 받아들이며 새 소켓을 생성

• 첫 번째 매개변수로 listen 소켓을 지정
• 두 번째 매개변수로 클라이언트의 주소 및 포트정보를 구조체에 복사하여 넘겨줌
• 세 번째 매개변수로 구조체의 크기

accept()에 대한 자세한 정보

inet_ntop() 함수는 IPv4나 IPv6 주소를 binary 형태에서 사람이 알아보기 쉬운 텍스트로 전환해줌
inet_ntop()에 대한 자세한 정보