Socket

Socket?

• TCP/IP 기반 네트워크 통신에서 데이터 송수신

• 양방향 연결 지향성 통신

  • 지속적으로 연결을 유지하면서 실시간으로 데이터를 주고받아야 하는 경우 사용.

• Process to Process 통신

• IP와 Port number를 통해 연결

  • IP: 통신을 할 컴퓨터(device)를 식별
  • Port number: 해당 컴퓨터 내에서 현재 통신에 사용될 응용프로그램(프로세스) 식별

• 소켓의 역할에 따라 클라이언트 소켓과 서버 소켓으로 구분

  • 서버: 데이터를 제공하는 쪽
  • 클라이언트: 데이터를 요청하여 제공받는 쪽

통신 흐름

• 서버

  • 서버소켓 생성
  • IP, port 바인딩
  • 클라이언트 접속 대기

• 클라이언트

  • 클라이언트 소켓 생성
  • 서버의 IP, port로 통신 시도
  • 연결 후 read(), write()로 통신

• cf) 하나의 서버에 여러 클라이언트가 접속한다면?

  • 클라이언트 하나 당 한 개의 Socket(하나의 커넥션)이 생성됨

    ⇒ Thread를 사용하자!

Socket vs. HTTP

• HTTP
  • 클라이언트의 요청이 있을 때 서버가 요청 수행 및 응답을 보내고, 바로 연결 종료
  • 클라이언트가 요청을 보낼 때만 서버가 응답하는 단방향 통신 (서버가 클라이언트에 요청을 보낼 수는 없음)
• Socket
  • 서버와 클라이언트가 특정 포트를 통해 실시간으로 양방향 통신
  • 서버와 클라이언트의 연결이 계속 유지되는 양방향 통신

ServerSocket

• 클라이언트 소켓의 연결 요청을 기다리다가(block), 요청이 오면 클라이언트와 통신하기 위한 소켓(Socket 객체)를 생성하여 리턴

  • 이때 새로 생성된 소켓은 ServerSocket과 다른 포트를 사용 (랜덤한 포트가 할당됨)
  • ServerSocket이 쓰는 포트는 클라이언트 요청 listen을 위한 포트이므로

  package java.net;
  
  class ServerSocket implements java.io.Closeable {
  	
  	...
  
  	/**
  	/* 넘겨받은 포트에 바인딩된 server socket 생성
  	/* port에 0을 넘기면 포트를 자동으로 할당해줌.
  	/*  (getLocalPort()를 통해 할당받은 포트 번호 확인 가능)
  	**/
  	public ServerSocket(int port) throws IOException {
      this(port, 50, null);
    }
  
  	...
  
  	/**
  	/* 소켓에 대한 connection을 listen하고 accept함.
  	/* connection이 생성될 때까지 block됨
  	/* 실제 통신을 담당할 Socket 인스턴스를 생성해서 리턴
  	**/
  	public Socket accept() throws IOException {
      if (isClosed())
          throw new SocketException("Socket is closed");
      if (!isBound())
          throw new SocketException("Socket is not bound yet");
      Socket s = new Socket((SocketImpl) null);
      implAccept(s);
      return s;
    }
  	
  	/**
  	/* (보통 빈) 소켓을 넘겨받아 client에 연결해줌
  	**/
  	protected final void implAccept(Socket s) throws IOException {
      SocketImpl si = null;
      try {
          if (s.impl == null)
            s.setImpl();
          else {
              s.impl.reset();
          }
          si = s.impl;
          s.impl = null;
          si.address = new InetAddress();
          si.fd = new FileDescriptor();
          getImpl().accept(si);
          SocketCleanable.register(si.fd);   // raw fd has been set
  
          SecurityManager security = System.getSecurityManager();
          if (security != null) {
              security.checkAccept(si.getInetAddress().getHostAddress(),
                                   si.getPort());
          }
      } catch (IOException e) {
          if (si != null)
              si.reset();
          s.impl = si;
          throw e;
      } catch (SecurityException e) {
          if (si != null)
              si.reset();
          s.impl = si;
          throw e;
      }
      s.impl = si;
      s.postAccept();
  	}
  
  	...
  
  }

Socket (client socket)

• 실제 데이터 송수신 담당
• 두 machine 사이 통신의 endpoint

package java.net;

class Socket implements java.io.Closeable {

	...

	/**
	/* 사용자 정의 SocketImpl으로 unconnected Socket을 생성
	**/
	protected Socket(SocketImpl impl) throws SocketException {
    checkPermission(impl);
    this.impl = impl;
    if (impl != null) {
      checkOldImpl();
      this.impl.setSocket(this);
    }
  }

	...

	/**
	/* 해당 Socket에 대한 input stream 반환
	**/
	public InputStream getInputStream() throws IOException {
    if (isClosed())
      throw new SocketException("Socket is closed");
    if (!isConnected())
      throw new SocketException("Socket is not connected");
    if (isInputShutdown())
      throw new SocketException("Socket input is shutdown");
    InputStream is = null;
    try {
	    is = AccessController.doPrivileged(
	      new PrivilegedExceptionAction<>() {
	        public InputStream run() throws IOException {
	          return impl.getInputStream();
	        }
      });
    } catch (java.security.PrivilegedActionException e) {
      throw (IOException) e.getException();
    }
    return is;
  }

	/**
	/* 해당 Socket에 대한 output stream 반환
	**/
	public OutputStream getOutputStream() throws IOException {
    if (isClosed())
      throw new SocketException("Socket is closed");
    if (!isConnected())
      throw new SocketException("Socket is not connected");
    if (isOutputShutdown())
      throw new SocketException("Socket output is shutdown");
    OutputStream os = null;
    try {
        os = AccessController.doPrivileged(
          new PrivilegedExceptionAction<>() {
            public OutputStream run() throws IOException {
              return impl.getOutputStream();
            }
          });
    } catch (java.security.PrivilegedActionException e) {
      throw (IOException) e.getException();
    }
    return os;
  }

	...

}