[열혈 TCP IP 소켓 프로그래밍] Chapter 02 소켓의 타입과 프로토콜의 설정

프로토콜과 소켓

프로토콜이란?

• 컴퓨터 간 데이터를 송수신하기 위한 통신 규약
• 소켓을 생성할 때, 데이터 전송 방식을 결정하는 주요 요소
• 구성
  • domain: 사용되는 프로토콜 체계 (예: IPv4, IPv6)
  • type: 데이터 전송 방식 (예: TCP, UDP)
  • protocol: 특정 전송 방식 (예: IPPROTO_TCP, IPPROTO_UDP)

소켓 생성 함수

#include <sys/socket.h>

int socket(int domain, int type, int protocol);

• 성공 시: 소켓 파일 디스크립터 반환
• 실패 시: -1 반환
• domain, type, protocol로 소켓의 데이터 송수신 방법을 정의

프로토콜 체계 (Protocol Family)

• 프로토콜 종류에 따라 체계화된 분류

• 대표적인 프로토콜 체계

  이름	설명
  PF_INET	IPv4 인터넷 프로토콜 체계
  PF_INET6	IPv6 인터넷 프로토콜 체계
  PF_LOCAL	로컬 통신을 위한 UNIX 체계
  PF_PACKET	Low Level 소켓 체계
  PF_IPX	IPX 노벨 프로토콜 체계

소켓의 타입

• 소켓 타입은 데이터를 송수신하는 방식에 따라 결정
• 대표적인 타입
  • 연결 지향형 (TCP): 안정적 데이터 전송
  • 비연결 지향형 (UDP): 빠르고 효율적인 전송

TCP와 UDP의 비교

TCP 소켓

• 특징
  • 데이터 전송 보장 및 순서 보장
  • 데이터를 스트림(stream)으로 처리하여 경계 없음
  • 1대1 연결 구조
  • 한 번 보낸 데이터와 읽은 데이터의 호출 횟수가 다를 수 있음
• 사용 사례: HTTP, 파일 전송, 이메일

UDP 소켓

• 특징
  • 데이터 전송 보장 없음
  • 데이터를 패킷(packet) 단위로 처리하며 경계가 존재
  • 순서 보장 없음
  • 빠른 전송 속도
  • 데이터 크기 제한이 있음
• 사용 사례: 스트리밍, VoIP, 온라인 게임

특성	TCP	UDP
데이터 전송 보장	O	X
데이터 순서 보장	O	X
데이터 경계 존재 여부	X	O
속도	느림	빠름
연결 구조	1대1 연결	연결 없음

TCP 소켓 생성

int tcp_socket = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);

• PF_INET: IPv4 체계
• SOCK_STREAM: 연결 지향형
• IPPROTO_TCP: TCP 프로토콜

UDP 소켓 생성

int udp_socket = socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, IPPROTO_UDP);

• SOCK_DGRAM: 비연결 지향형
• IPPROTO_UDP: UDP 프로토콜

TCP 서버 코드

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>

void error_handling(char *message);

int main(int argc, char *argv[])
{
    int serv_sock, clnt_sock;
    struct sockaddr_in serv_addr, clnt_addr;
    socklen_t clnt_addr_size;

    char message[] = "Hello World!";

    serv_sock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    bind(serv_sock, (struct sockaddr*)&serv_addr, sizeof(serv_addr));
    listen(serv_sock, 5);

    clnt_addr_size = sizeof(clnt_addr);
    clnt_sock = accept(serv_sock, (struct sockaddr*)&clnt_addr, &clnt_addr_size);

    write(clnt_sock, message, sizeof(message));
    close(clnt_sock);
    close(serv_sock);

    return 0;
}

TCP 클라이언트 코드

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>

void error_handling(char *message);

int main(int argc, char *argv[])
{
    int sock;
    struct sockaddr_in serv_addr;
    char message[30];
    int str_len = 0, idx = 0, read_len = 0;

    sock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    connect(sock, (struct sockaddr*)&serv_addr, sizeof(serv_addr));

    while ((read_len = read(sock, &message[idx++], 1)) > 0)
        str_len += read_len;

    printf("Message from server: %s \n", message);
    close(sock);

    return 0;
}

윈도우 기반 TCP 소켓 구현

#include <winsock2.h>

SOCKET socket(int af, int type, int protocol);

• 성공 시: 소켓 핸들 반환
• 실패 시: INVALID_SOCKET 반환