[Java] 네트워크 기초 ③

[ UDP 네트워킹 ]

UDP(User Datagram Protocol, 비연결 지향적 프로토콜)는 데이터를 주고받을 때 연결 절차를 거치지 않고, 발신자가 일방적으로 데이터를 발신하는 방식이다.

• 연결 과정이 없기 때문에 TCP보다는 빠른 전송을 할 수 있지만 데이터 전달의 신뢰성은 떨어진다.
• UDP는 발신자가 데이터 패킷을 순차적으로 보내더라도 이 패킷들은 서로 다른 통신 선로를 통해 전달될 수 있다.
• 먼저 보낸 패킷이 느린 선로를 통해 전송될 경우 나중에 보낸 패킷보다 늦게 도착할 수 있다. 그리고 일부 패킷은 잘못된 선로로 전송되어 잃어버릴 수도 있다.
• 일반적으로 데이터 전달의 신뢰성보다는 속도가 중요한 프로그램에서는 UDP를 사용하고, 데이터 전달의 신뢰성이 중요한 프로그램에서는 TCP를 사용한다.
• 자바에서는 UDP 프로그래밍을 위해 java.net.DatagramSocket과 java.net.DatagramPacket 클래스를 제공하고 있다.
  • DatagramSocket은 발신점과 수신점에 해당하는 클래스이고, DatagramPacket은 주고받는 패킷 클래스이다.

1. 발신자 구현

• DatagramSocket 객체는 다음과 같이 생성한다.

DatagramSocket datagramSocket = new DatagramSocket();

• 보내고자 하는 데이터를 byte[] 배열로 생성하는데, 문자열인 경우 다음과 같이 UTF-8로 인코딩해서 byte[] 배열을 얻으면 된다.

byte[] byteArr = data.getBytes("UTF-8");

• 데이터와 수신자 정보를 담고 있는 DatagramPacket을 생성해보자.
  • DatagramPacket 생성자의 첫 번째 매개값은 보낼 데이터인 byte[] 배열이고,
  • 두 번째 매개값은 byte[] 배열에서 보내고자 하는 항목 수이다.
    • 전체 항목을 보내려면 length 값으로 대입하면 된다.
  • 세 번째 매개값은 수신자 IP와 포트 정보를 가지고 있는 SocketAddress이다.
    • SocketAddress는 추상 클래스이므로 하위 클래스인 InetSocketAddress 객체를 생성해서 대입하면 된다.
• 다음은 로컬 PC 5001번을 수신자로 하는 DatagramPacket을 생성하는 코드이다.

byte[] bytearr = data.getBytes("UTF-8");
DatagramPacket packet = new DatagramPacket(byteArr, byteArr.length, new InetSocketAddress("localhost", 5001));

• 생성된 DatagramPacket을 매개값으로 해서 DatagramSocket의 send() 메소드를 호출하면 수신자에게 데이터가 전달된다.

datagramSocket.send(packet);

• 더 이상 보낼 데이터가 없을 경우에는 DatagramSocket을 닫기 위해 close() 메소드를 호출한다.

datagramSocket.close();

2. 수신자 구현

• 수신자로 사용할 DatagramSocket 객체는 다음과 같이 바인딩할 포트 번호를 매개값으로 지정하고 생성해야 한다.

DatagramSocket datagramSocket = new DatagramSocket(5001);

• DatagramSocket이 생성되었다면 다음과 같이 receive() 메소드를 호출해서 패킷을 읽을 준비를 한다.
  • receive() 메소드는 패킷을 받을 때까지 블로킹되고, 패킷이 도착하면 매개값으로 주어진 DatagramPacket에 패킷 내용을 저장한다.

datagramSocket.receive(datagramPacket);

• 패킷의 내용을 저장할 DatagramPacket 객체를 생성해보자.
  • 첫 번째 매개값은 읽은 패킷 데이터를 저장할 바이트 배열이고,
  • 두 번째 매개값은 읽을 수 있는 최대 바이트 수로 첫 번째 바이트 배열의 크기와 같거나 작아야 한다.
    • 일반적으로 첫 번째 바이트 배열의 크기를 준다.

DatagramPacket datagramPacket = new DatagramPacket(new byte[100], 100);

• receive() 메소드로 패킷을 읽었다면 DatagramPacket의 getData() 메소드로 데이터가 저장된 바이트 배열을 얻어낼 수 있다.
• 그리고 getLength()를 호출해서 읽은 바이트 수를 얻을 수 있다. 받은 데이터가 인코딩된 문자열이라면 다음과 같이 디코딩해서 문자열을 얻으면 된다.

String data = new String(packet.getData(), 0, packet.getLength(), "UTF-8");

• 만약 수신자가 패킷을 받고 나서 발신자에게 응답 패킷을 보내고 싶다면 발신자의 IP와 포트를 알아야 한다.
• DatagramPacket의 getSocketAddress()를 호출하면 발신자의 SocketAddress 객체를 얻어낼 수 있어, 발신자에게 응답 패킷을 보낼 때 send() 메소드에서 이용할 수 있다.

SocketAddress socketAddress = packet.getSocketAddress();

• 수신자는 항상 데이터를 받을 준비를 해야 하므로 작업 스레드를 생성해서 receive() 메소드를 반복적으로 호출해야 한다.
• 작업 스레드를 종료시키는 방법은 receive() 메소드가 블로킹되어 있는 상태에서 DatagramSocket의 close()를 호출하면 된다. 이 경우 receive() 메소드에서 SocketException이 발생하게 되고, 예외 처리 코드에서 작업 스레드를 종료시키면 된다.

datagramSocket.close();

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[ 참고자료 ]

이것이 자바다 책