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Java Standard - 네트워킹(Networking)

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By 공수정
13 min read
Java Standard - 네트워킹(Networking)

네트워킹

  • 의미: 두 대 이상의 컴퓨터를 케이블로 연결하여 네트워크를 구성하는 것
  • 발전
    • 초기: 단 몇대의 컴퓨터로 구성
    • 현재: 셀 수 없이 많은 컴퓨터들로 네트워크를 구성

클라이언트/서버

  • 클라이언트/서버: 컴퓨터간의 관계를 역할로 구분하는 개념
    • 클라이언트: 서비스를 제공하는 컴퓨터
    • 서버: 서비스를 사용하는 컴퓨터
    • 서비스: 서버가 클라이언트로부터 요청받은 작업을 처리하여 그 결과를 제공하는 것
  • 서버기반 모델: 전용서버를 두는 것
    • 안정적인 서비스 제공 가능
    • 공유 데이터의 관리와 보안이 용이
    • 서버구축비용과 관리비용이 듬
  • P2P 모델: 별도의 전용 서버 없이 각 클라이언트가 서버 역할을 동시에 수행하는 것
    • 서버구축 및 운용비용 절감
    • 자원의 활용을 극대화
    • 자원의 관리가 어려움
    • 보안이 취약

IP 주소

  • 의미: 컴퓨터(host)를 구별하는데 사용되는 고유한 값
    • 구성: 4byte(32bit)의 정수로 a.b.c.d 형식
    • 네트워크 구성에 따라 네트워크 주소와 호스트 주소의 비율이 달라짐
    • IP 주소의 네트워크 주소가 같다는 것=호스트가 같은 네트워크에 포함되어 있는 것

  • IP주소와 서브넷 마스크의 관계

    Build source

    • IP 주소와 서브넷 마스크를 비트연산자 & 로 연산 = IP 주소에서 네트워크 주소만 추출됨
    • 이를 통해서 같은 네트워크 상에 존재하는지 확인 할 수 있음

호스트 주소 0: 네트워크 자기자신을 의미 255: 브로드캐스트 주소로 사용 실제로 네트워크에 포함 가능한 호스트의 개수는 254개

InetAddress

  • 의미: 자바에서 제공하는 IP주소를 다루기 위한 클래스

  • 메서드

    Build source

URL

  • 의미: 인터넷에 존재하는 여러 서버들이 제공하는 자원에 접근할 수 있는 주소를 표현

  • 형태

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      http://www.codechobo.com:80/sample/hello.html?referer=codechobo#index1
  프로토콜://호스트명:포트번호/경로명/파일명?쿼리스트링#참조
    • 프로토콜: 자원에 접근하기 위해 서버와 통신하는데 사용되는 통신규약 http
    • 호스트명: 자원을 제공하는 서버의 이름 www.codechobo.com
    • 포트번호: 통신에 사용되는 서버의 포트번호 80
    • 경로명: 접근하려는 자원이 저장된 서버상의 위치 /sample/
    • 파일명: 접근하려는 자원의 이름 hello.html
    • 쿼리: URL에서 ? 이후의 부분 referer=codechobo
    • 참조: URL에서 ## 이후의 부분 index1
  • URL 클래스: 자바에서 제공하는 URL을 다루기 위한 클래스

    • 메서드

      Build source

URLConnection

  • 의미
    • 어플리케이션과 URL간의 연결 통신을 나타내는 최상위 클래스, 추상 클래스
    • 구현 클래스는 HttpURLConnection과 JarURLConnection이 있음
    • 연결하고자 하는 자원에 접근하고, 읽고 쓰기를 할 수 있음

  • 메서드

    Build source Build source

  • 특징
    • 연결 한 뒤에는 stream을 얻고, 이 이후부터는 파일에서 데이터를 읽는 것과 같음
    • URL이 유효하지 않으면 Malformed - URLException 발생

소켓 프로그래밍

  • 의미: 소켓을 이용한 통신 프로그래밍을 의미
  • Socket(소켓)
    • 프로세스간의 통신에 사용되는 양쪽 끝단을 의미
    • 소켓통신에 사용되는 프로토콜에 따라 다른 종류의 소켓을 구현하여 제공함

TCP와 UDP

  • 의미: TCP와 UDP모두 TPC/IP 프로토콜에 포함되어 있음, OSI 7 계층 중 전송계층에 해당
    • TCP
      • 연결기반: 연결 후 통신, 1:1 통신
      • 데이터의 경계를 구분함
      • 신뢰성 있는 데이터 전송
        • 전송 순서 보장, 수신 여부 확인(손실되면 재전송), 패킷을 관리할 필요가 없음
      • UDP 보다 전송속도가 느림
    • UDP
      • 비연결 기반: 연결없이 통신, 1:1 1:n n:n 통신
      • 데이터의 경계를 구분 안함
      • 신뢰성 없는 데이터 전송
        • 전송 순서 바뀔 수 있음, 수신여부 확인 안함(손실되어도 확인 못함), 패킷관리를 해야함
      • TCP보다 전송속도가 빠름

TCP소켓 프로그래밍

  • 의미: 클라이언트와 서버의 1:1 통신
  • 특징
    • 서버 프로그램이 클라이언트보다 먼저 실행되어 클라이언트를 기다리고 있어야함
    • Socket과 ServerSocket을 사용해 통신함
  • 통신과정

    1. 서버 프로그램: 서버소켓 사용해 서버 컴퓨터의 특정 포트에서 클라이언트의 연결요청을 대기

      Build source 서버 프로그램 실행, 서버 소켓 생성

    2. 클라이언트 프로그램: 접속할 서버의 IP와 포트정보를 가지고 소켓을 생성 → 연결을 요청

      Build source 클라이언트 프로그램의 소켓 생성 → 서버 프로그램에 연결 요청

    3. 서버 소켓: 클라이언트의 요청을 받으면 서버에 새로운 소켓을 생성, 클라이언트 소켓과 연결

      Build source 서버에 새로운 소켓 생성, 클라이언트 프로그램의 소켓과 새로 만든 소켓과 연결 Build source

      • 서버 소켓과 소켓의 차이점
        • 서버 소켓의 역할: 포트와 결합되어, 요청이 들어올 때 마다 새로운 소켓을 생성하고, 요청한 소켓과 연결하는 것
        • 소켓의 역할: 프로세스간의 통신을 담당(실제 데이터를 주고 받음), 입출력스트림을 가지고 있어 이를 통해 통신이 이루어짐
        • 소켓은 한 포트를 공유해서 통신이 가능하지만, 서버 소켓은 포트를 독점함
          서버 소켓이 포트를 공유한다면, 클라이언트 소켓에게 요청이 왔을 때 어떤 서버 프로그램에게 요청을 보낸 것인지 알 수 없기 때문에 독점함 프로토콜을 다르게 사용하는 경우라면 가능함, 프로토콜로 구분이 가능하기 때문

    4. 서버 소켓 - 클라이언트 소켓 의 1:1 통신

      Build source 실제 데이터 교환은 입출력 스트림(한쪽 출력 스트림은 다른 한쪽의 입력스트림으로 연결)

  • 예제

    • 서버

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        ServerSocket serverSocket = null;
  try{
    // 7777번 포트번호로 서버 소켓 생성
    serverSocket = new ServerSocket(7777);
  } catch(IOException e){ e.printStackTrace(); }
      
  while(true){
    try{
      // 클라이언트 소켓의 요청이 들어오면
      // 클라이언트 소켓과 통신할 새로운 소켓을 생성
      Socket socket = serverSocket.accept();
      
      // 소켓의 출력스트림을 얻음 -> 이걸 통해서 데이터를 보냄
      OutputStream out = socket.getOutputStream();
      DataOutputStream dos = new DataOutputStream(out);
      
      dos.writeUTF("서버 소켓-> 클라이언트 소켓으로 보내는 데이터");
      
      // 스트림과 소켓을 닫아줌
      dos.close();
      socket.close();
    } catch(IOException e){ e.printStackTrace(); }
  }

    • 클라이언트 프로그램

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        try{
      
    // 소켓을 생성하여 서버 소켓에게 연결을 요청
    // IP와 port 번호를 가지고 생성하면 자동적으로 연결 요청
    Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 7777);
        
        
    // 소켓의 입력스트림을 얻음 -> 이걸 통해서 데이터를 받음
    InputStream in = socket.getInputStream();
    DataInputStream dis = new DataInputStream(in);
      
    // 스트림과 소켓을 닫아줌
    dis.close();
    socket.close();
    } catch(IOException e){ e.printStackTrace(); }
  • 메서드
    • setSoTimeout(int timeout): 서버소켓의 대기시간을 지정
      • 지정 시간을 넘으면 accept()에서 SocketTimeoutException이 발생
    • getPort(), getLocalPort(): TPC/IP 통신에서 사용하고 있는 포트를 알아 낼 수 있음

UDP소켓 프로그래밍

  • 의미: 비연결지향 통신
  • 특징
    • DatagramSocket과 DatagramPacket을 사용해 통신
    • DatagramPacket 에 데이터를 담아 보내면 DatagramSocket 에 도착함
  • DatagramPacket 구조
    • 헤더 :DatagramPacket를 수신할 호스트의 정보(호스트의 주소와 포트)가 저장
    • 데이터: 전송할 데이터
  • 예제

    • 클라이언트

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        //서버에 전송하기 위해 필요함
  DatagramSocket datagramSocket = new DatagramSocket();
  InetAddress serverAddress = InetAddress.getByName("127.0.0.1");
      
  // 데이터를 주고 받을 공간
  byte[] message = new byte[100];
      
  // datagramPacket생성
  DatagramPacket outPacket = new DatagramPacket(message, 1, serverAddress, 7777);
  DatagramPacket outPacket = new DatagramPacket(message, message.length);
      
  datagramSocket.send(outPacket);//데이터 전송
  datagramSocket.receive(inPacket);//데이터 수신
      
  datagramSocket.close();

    • 서버

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        DatagramSocket socket = new DatagramSocket(7777);
  DatagramPacket inPacket, outPacket;
      
  byte[] inMessage = new byte[10];
  byte[] outMessage;
      
  while(true){
    // 데이터 수신을 위해 packet을 생성
    inPacket = new DatagramPacket(inMessage, inMessage.length);
        
    // 패킷을 통해 데이터를 수신함
    socket.receive(inPacket);
      
    // 수신한 패킷을 통해 client의 IP주소와 Port를 얻음
    InetAddress clientAddress = inPacket.getAddress();
    int clientPort = inPacket.getPort();
      
    // 패킷을 생성해서 client에게 전송
    outPacket = new DatagramPacket(outMessage, outMessage.length, clientAddress, clientPort);
  • 메서드
    • getAddress(): 클라이언트의 주소를 조회
    • getPort(): 클라이언트의 포트 번호를 조회
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