TCP/IP Socket

Network Programming

네트워크로 연결된 컴퓨터 (Host) 사이의 데이터를 주고받는 방식과 Application 설계를 의미.
Socket 기반으로 프로그래밍을 하므로 Socket 프로그래밍라고도 함.

Network Connection Tool! Socket

네트워크로 서로 연결되고 데이터를 주고 받을 수 있는 Network Connection Tool.

운영체제가 제공하는 표준화 된 Software Module.
(데이터 통신의 물리적 Mechanism과 Protocol Wrapping)

Socket은 데이터 전송에 대한 물리, 소프트웨어적인 자세한 지식들을 신경쓰지 않도록 한다.
그러므로 개발자는 Soket으로 데이터 전송만 하면 된다.

Socket
Network로 접속을 하는 도구라는 의미

TCP/IP Socket과 스마트폰

LTE망에 연결된 스마트폰이 있고, 스마트폰은 LTE망을 통해서 다른 스마트폰과 전화하거나 데이터 교환 가능.
LTE 통신망 접속으로 다른 스마트폰으로 연결을 요청하고 통신한다. (Direct Connection X)

스마트폰은 LTE 통신망으로 접속하는 도구이으로 Socket이다.
스마트폰 사용 시, 내부적으로 어떠한 방식으로 연결되고 어떤 기지국을 거치는지 User는 신경쓰지 않는다.

스마트폰 구매 → Socket 생성
전화번호 할당 → IP Address 할당
전화 수/발신 → Data 송/수신

Socket은 OS가 생성 및 관리하고 Application이 OS에 요청.

IP Address

Java는 IP Address를 java.net.InetAddress Instance로 표현한다.
Local 컴퓨터의 IP Address 만이 아니라, DNS에서 검색한 IP Address 반환

`getLocalHost()`

Local 컴퓨터 IP Address의 InetAddress Instance 반환

`getByName(String host)`

Host의 DomainName으로 DNS 상의 단 하나의 IP Address를 얻고 InetAddress Instance 반환

`getByAllName(String Host)`

연결 Client가 많은 Server의 경우 과부하 차단 목적으로 다수의 IP Address를 등록하고 운영하므로
Host의 DomainName으로 DNS 상의 등록된 모든 IP Address 반환

`getHostAddress()`

InetAddress Instance로 부터 String으로 구성된 IP Address 반환

TCP (Transmission Control Protocol)

연결 지향적 서비스 지원 Protocol
Client 그리고 Server가 연결되고 데이터를 주고받는 Protocol

Client가 연결을 요청하고 Server가 연결 요청을 허용하면 통신 선로가 고정
고정된 통신 선로로 데이터가 순차적으로 전송된다. 그러므로 TCP는 데이터를 정확히 전송한다.
그러나 반드시 연결이 형성되어야 하고, 연결 과정의 시간이 가장 많이 걸린다.
고정된 통신 선로가 최단선이 아니면 UDP (User Datagram Protocol) 보다 데이터 전송속도가 느릴 수 있다.

`ServerSocket` vs `Socket`

TCP Server는 Client가 연결 요청 시 연결을 허용하고 연결된 Client로 데이터 통신을 담당한다.
Java는 이 두 담당을 별도의 Class로 설계.

`ServerSocket`

Client의 연결 요청을 기다리면서 연결 허용을 담당하는 Class
Client가 연결을 요청하면 ServerSocket은 연결을 허용하고 Socket Instance 반환.

`java.net.Socket`

연결된 Client와 데이터 통신을 담당하는 Class
IOStream으로 데이터 통신

`ServerSocket` 주소 할당 및 연결

스마트폰의 전화번호가 할당되듯이, Socket의 주소정보 할당.
Socket의 주소정보는 IP + Port로 구성

ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(5001); // Constructor

ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(); // Default Constructor
serverSocket.bind(new InetSocketAddress(5001));
// serverSocket.bind(new InetSocketAddress("localhost", 5001));

ServerSocket의 Port 변호를 지정한다.
Server는 Client가 접속할 Binding Port를 할당받아야 한다.
Server 구동 시 Client는 Server의 IP Address와 Port 번호로 Socket을 생성해서 연결 요청.

ServerSocket 생성 시 Port가 이미 다른 Application으로 사용 중이면 BindException이 던져짐.

연결 요청이 가능한 상태의 `ServerSocket`

연결 요청이 가능한 상태는 데이터를 받을 수 있는 상태를 의미

연결 요청의 허용

연결 요청이 허용되어야 데이터 송/수신이 가능하다.

// Connection Wait for Multiple Client
while(true) {
    System.out.println("Connetion wait..");
    Socket socket = serverSocket.accept();
    InetSocketAddress isa = (InetSocketAddress) socket.getRemoteSocketAddress();
    System.out.println("Connection Accepted! " + isa.getHostName());
}

accept() Method로 연결요청 허용 및 연결.
다만 연결요청이 있을 때만 accept() Method가 Client와 통신할 Socket Instance 반환.
accept() Method는 Client가 연결 요청 하기 전까지 Thread가 Blocking으로 대기한다.
그러므로 UI나 Event 처리 Thread 상의 호출 금지.

`ServerSocket` 닫기

accept() Method로 Thread가 Blocking 시 ServerSocket 닫기의
close() Method를 호출하면 SocketException이 던져지기 때문에 예외처리.

try {
    Socket socket = serverSocket.accept();
    ...
} catch() {
    e.printStackTrace();
}

if(!serverSocket.isClosed()) {
    try {
    	serverSocket.close();
    } catch (IOException e) {
    	// TODO Auto-generated catch block
    	e.printStackTrace();
    }
}

`Socket` 생성과 연결 요청

Client가 Server로 연결 요청을 하려면 java.net.Socket Class로 연결한다.
Socket Instance 생성과 동시에 연결을 요청하려면
Constructor Parameter로 Server의 IP Address와 Binding Port 번호 전달.

try {
    Socket socket = new Socket("localhost", 5001);
} catch (UnknownHostException e) {
    // TODO Auto-generated catch block
    // IP Address가 잘못되었을 경우
    e.printStackTrace();
} catch (IOException e) {
    // TODO Auto-generated catch block
    // 해당 Port의 Server로 연결할 수 없는 경우
    e.printStackTrace();
}

Socket 생성과 동시로 연결 요청을 하지 않고, Dafault Constructor로 Socket을 생성하고
connect() Method로 연결 요청이 가능하다.

try {
    Socket socket = new Socket();
    socket.connect(new InetSocketAddress("localhost", 5001));
} catch (UnknownHostException e) {
	// TODO Auto-generated catch block
	// IP 주소가 잘못되었을 경우
	e.printStackTrace();
} catch (IOException e) {
	// TODO Auto-generated catch block
	// 해당 Port의 Server에 연결할 수 없는 경우
	e.printStackTrace();
}

connet() Method나 Socket Constructor는 Server의 연결까지 Thread가 Blocking으로 대기한다.
그러므로 UI나 Event 처리 Thread에서 호출 금지.

`Socket` 닫기

Server 연결 이후 Client의 Application 종료나, 강제적으로 연결을 끊고 싶다면 close() Method 호출.
다만 IOException이 던져지기 때문에 예외처리.

if(!socket.isClosed()) {
  try {
	   socket.close();
  } catch (IOException e) {
      // TODO Auto-generated catch block
      e.printStackTrace();
  }
}

`Socket` Data Communication

Socket의 데이터 송/수신은 양방향
서로의 Socket Instance로 부터 각각 InputSteam과 OutputStream Instance 반환.
(Client가 연결 요청, Server가 연결 요청 허용 시)

InputStream is = socket.getInputStream();
OutputStream os = socket.getOutputStream();

Data Transmitted

try {
    byte[] byteArr = null;
    String msg = "Hello";

    byteArr = msg.getBytes("UTF-8");
    os.write(byteArr);
    os.flush();
    System.out.println("Data Transmitted OK!");

    os.close();
} catch(IOException e) {
    e.printStackTrace();
}

Data Received

try {
    byte[] byteArr = new byte[512];
    int readByteCount = is.read();

    String msg = new String(byteArr, 0, readByteCount, "UTF-8");
    System.out.println("Data Received OK!");
    System.out.println("Message : " + msg);

    is.close();
} catch(IOException e) {
    e.printStackTrace();
}

Server

Client의 연결 요청을 허용하고, 데이터 및 서비스를 제공하는 Application 또는 Host
Server의 생성된 Socket을 가리켜 Server Socket 또는 Listening Socket이라고 한다.

Model

Server/Client Model

하나의 Server와 다수의 Client로 구성되는 Model

P2P (Peer To Peer) Model

Application이 Server 또는 Client로 구동되는 Model ㄴ
먼저 접속을 시도한 Host가 Client로 지정

kitkat9525/TCPIPSocketServer

TCP/IP Socket

Network Programming

Network Connection Tool! Socket

TCP/IP Socket과 스마트폰

IP Address

getLocalHost()

getByName(String host)

getByAllName(String Host)

getHostAddress()