시스템 프로그래밍(14)

Socket Communications(end-to-end)

TCP

• Binding : socket과 IP/Port의 연결 과정
• 모든 packet의 전송은 동일한 링크를 통해 전송한다.
• 안정적이고 흐름 제어에 유용하며 error control이 용이하다.

UDP

• transmission을 할 때마다 IP/Port를 지정해야한다.
• simple message를 전달하거나 1회용에 유용하다.
• message 순서가 뒤집힐 수 있다.
• message size는 UDP pocket size보다 작거나 같아야한다.
• overhead가 적지만 흐름 제어가 없고 error control이 용이하지 않다.

Port

• 네트워크 서비스나 특정 프로세스를 식별하는 논리 단위이다.
• IP 주소와 port #는 항상 함께 부여된다.
• port number는 16bit의 정수로 0~65535가 할당된다.
• 0 ~ 1023 : well-known ports / network 서비스에 이미 할당된 포트 번호
• 1024 ~ 49151 : registered ports
• 49152 ~ 65535 : dynamic ports / user free

TCP/UDP Communications

TCP

• 3-ways : accept()/connect() 과정과 close() 과정에서 server와 client는 질문/답변을 3번 진행한 후 진행한다. 이러한 과정이 가장 확실하고 안정적이기 때문이다.

UDP

Socket Address Structure

#include <sys/socket.h>

struct sockaddr{
	u_char sa_len;
	u_char sa_family; 
	char sa_data[14];
};

• sa_len : address structure length
• sa_family : address type
• sa_data : 14 byte-address

Internet Socket Address Structure

#include <netinet/in.h>
#include <sys/types.h>

struct sockaddr_in{
	u_char sin_len;
	u_char sin_family; 
	u_short sin_port;
	struct in_addr sin_addr;
	char sin_zero[8];
};

struct in_addr
{
	u_long s_addr;
}

• sin_len : address structure length
• sin_family : address type
  • AF_INET : internet IP address
  • AF_UNIX : UNIX or used for local communications
  • AF_NS : XEROX network address
• sin_port : 16 bit port #
• in_addr : 32 bit IP address
• s_addr : 32 bit IP address

Socket()

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

int socket (intdomain, inttype, intprotocol);

• domain : address types
  • PF_INET : internet protoco
  • PF_INET6 : IPv6 protocol
  • PF_UNIX : UNIX, local communications
  • PF_NS : XEROX : Xerox network address
  • PF_IMPLINK : IMP link layer address
• type : socket type
• protocol : 사용하려는 protocol
• return : 성공 시 socket id / 실패 시 -1

type	protocol	actual protocol
SOCK_DGRAM	IPPROTO_UDP	UDP
SOCK_STREAM	IPPROTO_TCP	TCP
SOCK_RAW(user creates a packet header)	IPPROTO_ICMP	ICMP
SOCK_RAW(user creates a packet header)	IPPROTO_RAW	RAW

bind()

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

int bind (int sockfd, struct sockaddr *myaddr, int addrlen);

• 자신의 host IP addr, port#을 socket에 연결하는 함수
• sockfd : socket descriptor(file descriptor)
• myaddr : socket address structure의 address
• addrlen : "myaddr" structure의 size
• return : 성공 시 0 / 실패 시 -1

Connect()

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

int connect (int sockfd, struct sockaddr *servaddr, int addrlen);

• client가 server에서 보내는 connection request message를 대기하는 함수로 message가 오면 connect를 해준다.
• sockfd : socket descriptor
• serveraddr : socket addr structure(server의 IP/port#을 보유하고 있는 구조체)
• addrlen : servaddr structure의 size
• return : 성공 시 0 / 실패 시 -1

listen()

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

int listen (int socket, int queuesize);

• socket : socket descriptor 범위
• queuesize : client connection 요청의 max number
• return : 성공 시 0 / 실패 시 -1

accept()

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

int accept (int sockfd, struct sockaddr *peer, int *addrlen);

• server가 client로부터 connection 요청을 기다리고, 수령하는 함수
• sockfd : socket descriptor
• peer : socket addr structure(client의 IP/port#을 보유하고 있는 구조체)
• addrlen : peer structure의 size
• return : 성공 시 communication을 하기 위한 new client socket descriptor

send() - TCP

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

int send (int sockfd, char *buf, int bytes, int flag);

• sockfd : socket descriptor
• buf : 보낼 data를 저장한 buffer
• bytes : buffer의 크기
• flag : options
  • MSG_OOB : Out Of Bount data로 긴급한 data를 보낼 때 사용
  • MSG_PEEK : buffer에 data를 유지할 때 사용
  • MSG_DONTROUTE : routing을 ignore할 때 사용
• return : 성공 시 보낸 data의 size / 실패 시 -1

receive() - TCP

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

int recv(int sockfd, char *buf, int bytes, int flag);

• sockfd : socket descriptor
• buf : 받은 data를 저장한 buffer
• bytes : buffer의 크기
• flag : options (대부분 NULL)
• return : 성공 시 받은 data의 size / 실패 시 -1

sendto() - UDP

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

int sendto(int sockfd, char *buf, int bytes, int flag, struct sockaddr *to, int addrlen);

• sockfd : socket descriptor
• buf : 보낼 data를 저장한 buffer
• bytes : buffer의 크기
• flag : options
• to : 수신자의 IP주소와 port#을 담고 있는 structure의 주소
• addrlen : to structure의 크기
• return : 성공 시 보낸 data의 size / 실패 시 -1

recvfrom() - UDP

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

int recvfrom(int sockfd, char *buf, int bytes, int flag, struct sockaddr *from, int *addrlen);

• sockfd : socket descriptor
• buf : 받은 data를 저장한 buffer
• bytes : buffer의 크기
• flag : options
• from : 송신자의 address structure
• addrlen : from structure의 크기
• return : 성공 시 받은 data의 size / 실패 시 -1

close()

#include <unistd.h>

int close (int sockfd);

• sockfd : socket descriptor
• return : 성공 시 0 / 실패 시 -1