[JAVA] 69. 소켓 통신

1. 통신을 하기 위해 필요한 것

• 각 앱(프로그램)은 실행되면 프로세스로 전환

• 프로세스들은 고유 번호인 PID (Process ID) 를 가짐
• PID는 CPU가 관리

• 외부에서 데이터가 필요한 (통신을 하는) 프로세스들은 포트 번호를 가짐
• 포트 번호는 중복될 수 없음 (중복 시 데이터 충돌)

• 통신을 하기 위해 필요한 것
1. 프로토콜 : 통신 방법, 규약
2. IP 주소 : 통신을 할 상대의 주소, 약 42.9억개
3. 포트 번호 : 데이터를 받거나 보낼 프로세스의 번호, 약 65000개
4. 소켓 : 데이터가 들어오고 나가는 공간
• 버퍼를 활용 (BufferedWriter, BufferedReader)

2. 소켓 통신

• 소켓을 통한 통신을 위해서는 3가지 정보로 소켓을 만들어야 함
• 프로토콜 - TCP, UDP
• IP 주소 : Client 측에서 Server에게 접속
• 포트 번호 : 어떤 프로세스에 접근할 것인지 확인

• 통신을 진행할 때 전송되는 데이터는 Header와 Body로 구분
• Header : IP 주소, 포트 번호 등이 달려있는 세그먼트 ( Redundancy, Overhead )
• Body : 본 내용 ( Plain Text or Payload )

• 어플리케이션 층에서도 프로토콜이 필요
• 가장 유명한 것이 HTTP 프로토콜 ( URL을 받아 서버에서 파일 전송 )

• 기다리면 Server, 요청하면 Client
• Client가 요청 > Server가 소켓 연결 후 데이터 전송 (응답) > Client가 응답

• 서버가 소켓을 Open하면, 소켓 내부의 Listener는 포트에 접속하는 다른 기기를 관찰

• 포트로 접속한 것을 확인하면, 다른 기기와 소켓을 연결
• 이때, 서버의 포트가 아닌 무작위의 포트를 선정하여 소켓을 연결함
• 포트를 연결하는 동안 서버 소켓은 다시 요청이 들어오는 기기를 관찰

• Client - Server 간 통신 방법
1. 클라이언트 측의 데이터 요청 (BufferedReader를 이용한 키보드 입력)
2. 서버 측의 BufferedReader를 통한 데이터 확인 후 파싱
• 프로토콜에 따른 데이터 해석 및 응답 준비
3. 서버 측의 BufferedWriter와 프로토콜을 통한 응답
4. 클라이언트 측의 BufferedReader를 통한 응답 확인

3. 고정 IP / 내부 IP

• 인터넷을 사용할 때, 인터넷의 종류에 따라 고정 IP / 유동 IP가 나뉨

• 유동 IP의 경우 가상의 IP를 부여받고, 이는 실제 IP와는 차이가 있음
• 공유기의 ‘192.168.0.1’ 주소가 보통 가상 IP 주소

4. 단방향 통신

• Client - BufferedWriter

package ex20.ch01;

import java.io.*;
import java.net.Socket;

public class MyClient01 {
    public static void main(String[] args) {
        // 단방향 (One-way) 통신 : 클라이언트
        // localhost : loopback address (내 주소)
        try {
            // 소켓 연결
            Socket socket = new Socket("localhost", 20000);

            // 키보드 입력
            BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
            System.out.println("키보드 입력 대기중..");
            String msg = in.readLine();

            // 전송
            BufferedWriter out = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(socket.getOutputStream()));
            out.write(msg);
            out.write("\n");
            out.flush();

        } catch (IOException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }
}

• Server - BufferedReader

package ex20.ch01;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class MyServer01 {
    public static void main(String[] args) {
        // 단방향 (One-way) 통신 : 서버
        try {
            ServerSocket ss = new ServerSocket(20000);
            System.out.println("서버 소켓이 대기중입니다. 연결을 시도해주세요.");

            // 서버 소켓이 연결을 인지하면 새 소켓 생성 (포트는 무작위)
            Socket socket = ss.accept(); // 프로세스 멈춤 (대기 상태)
            System.out.println("소켓이 연결되었습니다.");

            BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));

            String body = "";
            body = br.readLine();
            System.out.println("서버측 : " + body);
        } catch (IOException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }
}

• Client

• Server

5. 반이중 통신

• Half-duplex 방식, 데이터를 전송받고 그에 대한 응답을 다시 전송

package ex20.ch02;

import java.io.*;
import java.net.Socket;

public class MyClient02 {
    public static void main(String[] args) {
        // 반이중 (Half-duplex) 통신 : 클라이언트
        // localhost : loopback address (내 주소)
        try {
            // 소켓 연결
            Socket socket = new Socket("localhost", 20000);

            // 키보드 입력
            BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
            System.out.println("키보드 입력 대기중..");
            String reqbody = in.readLine();

            // 전송
            BufferedWriter out = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(socket.getOutputStream()));
            out.write(reqbody);
            out.write("\n");
            out.flush();

            // 응답 확인
            BufferedReader in2 = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
            String respbody = in2.readLine();
            System.out.println(respbody);

        } catch (IOException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }
}

package ex20.ch02;

import java.io.*;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class MyServer02 {
    public static void main(String[] args) {
        // 반이중 (Half-duplex) 통신 : 서버
        try {
            ServerSocket ss = new ServerSocket(20000);
            System.out.println("서버 소켓이 대기중입니다. 연결을 시도해주세요.");

            // 서버 소켓이 연결을 인지하면 새 소켓 생성 (포트는 무작위)
            Socket socket = ss.accept(); // 프로세스 멈춤 (대기 상태)
            System.out.println("소켓이 연결되었습니다.");

            BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));

            String reqbody = "";
            reqbody = br.readLine();
            System.out.println("서버측 : " + reqbody);

            // 전송 받은 후 응답
            // 프로토콜 작성 ( name을 받으면 metacoding, age를 받으면 39 전송 )
            String respbody = "";
            if (reqbody.equals("name")) {
                respbody = "metacoding";
            } else if (reqbody.equals("age")) {
                respbody = "39";
            } else {
                respbody = "error";
            }

            BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(socket.getOutputStream()));
            bw.write(respbody);
            bw.write("\n");
            bw.flush();
            

        } catch (IOException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }
}

• Client

• Server

6. 전이중 통신

• Full-duplex 방식, 동시에 데이터 요청, 응답이 이루어짐

• 스레드(thread)를 활용

🚫 통신이 안되는 이유 : 방화벽 (Firewall)

• 기본적으로 방화벽은 모든 포트를 차단 ( Negative Strategy )

• 어플리케이션이 포트 통신을 요청하면 그 포트 번호를 허용 ( Inbound )
• Inbound를 통해 내/외부 네트워크에 Access 가능한 서버를 DMZ라고 함
• DMZ 개방 : 방화벽의 모든 포트를 개방하여 어디서든 DMZ 서버에 접근 가능한 상태