19.3 TCP 네트워킹

IP 주소로 프로그램들이 통신할 때는 약속된 데이터 전송 규약이 있다. 이것을 전송용 프로토콜(Transfer Protocol)이라고 부른다. 인터넷에서 전송용 프로토콜은 TCP(Transmission Control Protocol)와 UDP(User Datagram Protocol)가 있다.

TCP는 연결형 프로토콜로, 상대방이 연결된 상태에서 데이터를 주고받는다. 클라이언트가 연결 요청을 하고 서버가 연결을 수락하면 통신 회선이 고정되고, 데이터는 고정 회선을 통해 전달된다. 그렇기 때문에 TCP는 보낸 데이터가 순서대로 전달되며 손실이 발생하지 않는다.

자바는 TCP 네트워킹을 위해 java.net 패키지에서 ServerSocket과 Socket 클래스를 제공하고 있다.

TCP 서버

TCP 서버 프로그램을 개발하려면 우선 ServerSocket 객체를 생성해야 한다. 다음은 50001번 Port에 바인딩하는 ServerSocket를 생성하는 코드이다.

ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(50001);

ServerSocket이 생성되었다면 연결 요청을 수락을 위해 accept() 메소드를 실행해야 한다. accept()는 클라이언트가 연결 요청하기 전까지 블로킹된다. 클라이언트의 연결 요청이 들어오면 블로킹이 해제되고 통신용 Socket을 리턴한다.

Socket socket = serverSocket.accept();

연결된 클라이언트의 IP 주소와 Port 번호를 얻고 싶다면 다음과 같이 할 수 있다.

InetSocketAddress isa = (InetSocketAddress) socket.getRemoteSocketAddress();
String clientIp = isa.getHostName(); // 또는 isa.getHostString()
String portNo = isa.getPort();

서버를 종료하려면 ServerSocket의 close() 메소드를 호출해서 Port 번호를 언바인딩시켜야 한다.

serverSocket.close();

package ch19.sec03.exam01;

import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.Scanner;

public class ServerExample {
	private static ServerSocket serverSocket = null;

	public static void main(String[] args) {
		System.out.println("--------------------------------------------------------------------");
		System.out.println("서버를 종료하려면 q 또는 Q를 입력하고 Enter 키를 입력하세요.");
		System.out.println("--------------------------------------------------------------------");

		// TCP 서버 시작
		startServer();

		// 키보드 입력
		Scanner scanner = new Scanner(System.in);
		while (true) {
			String key = scanner.nextLine();
			if (key.toLowerCase().equals("q")) {
				break;
			}
		}
		scanner.close();

		// TCP 서버 종료
		stopServer();
	}

	public static void startServer() {
		// 작업 스레드 정의
		Thread thread = new Thread() {
			@Override
			public void run() {
				try {
					// ServerSocket 생성 및 Port 바인딩
					serverSocket = new ServerSocket(50001);
					System.out.println("[서버] 시작됨");

					while (true) {
						System.out.println("\n[서버] 연결 요청을 기다림\n");
						// 연결 수락
						Socket socket = serverSocket.accept();

						// 연결된 클라이언트 정보 얻기
						InetSocketAddress isa = (InetSocketAddress) socket.getRemoteSocketAddress();
						System.out.println("[서버] " + isa.getHostString() + "의 연결 요청을 수락함");

						// 연결 끊기
						socket.close();
						System.out.println("[서버] " + isa.getHostString() + "의 연결을 끊음");
					}
				} catch (IOException e) {
					System.out.println("[서버] " + e.getMessage());
				}
			}
		};
		// 스레드 시작
		thread.start();
	}

	public static void stopServer() {
		try {
			// ServerSocket을 닫고 Port 언바인딩
			serverSocket.close();
			System.out.println("[서버] 종료됨");
		} catch (IOException e1) {}
	}
}

TCP 클라이언트

클라이언트가 서버에 연결 요청을 하려면 Socket 객체를 생성할 때 생성자 매개값으로 서버 IP 주소와 Port 번호를 제공하면 된다. 로컬 컴퓨터에서 실행하는 서버로 연결 요청을 할 경우에는 IP 주소 대신 localhost를 사용할 수 있다.

Socket socket = new Socket("IP", 50001);

package ch19.sec03.exam01;

import java.io.IOException;
import java.net.Socket;
import java.net.UnknownHostException;

public class ClientExample {
	public static void main(String[] args) {
		try {
			// Socket 생성과 동시에 localhost의 50001 Port로 연결 요청
			Socket socket = new Socket("localhost", 50001);

			System.out.println("[클라이언트] 연결 성공");

			// Socket 닫기
			socket.close();
			System.out.println("[클라이언트] 연결 끊음");
		} catch (UnknownHostException e) {
			// IP 표기 방법이 잘못되었을 경우
		} catch (IOException e) {
			// 해당 포트의 서버에 연결할 수 없는 경우
		}
	}
}

입출력 스트림으로 데이터 주고받기

클라이언트가 연결 요청(connect())을 하고 서버가 연결 수락(accept())했다면, 양쪽의 Socket 객체로부터 각각 입력 스트림(InputStream)과 출력 스트림(OutputStream)을 얻을 수 있다.

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

다음은 TCP 클라이언트가 보낸 메시지를 다시 돌려보내는 에코(Echo) TCP 서버를 구현한 예제이다.

package ch19.sec03.exam02;

import java.io.DataInputStream;
import java.io.DataOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.Scanner;

public class EchoServer {
	private static ServerSocket serverSocket = null;

	public static void main(String[] args) {
		System.out.println("--------------------------------------------------------------------");
		System.out.println("서버를 종료하려면 q를 입력하고 Enter 키를 입력하세요.");
		System.out.println("--------------------------------------------------------------------");

		// TCP 서버 시작
		startServer();

		// 키보드 입력
		Scanner scanner = new Scanner(System.in);
		while (true) {
			String key = scanner.nextLine();
			if (key.toLowerCase().equals("q")) {
				break;
			}
		}
		scanner.close();

		// TCP 서버 종료
		stopServer();
	}

	public static void startServer() {
		// 작업 스레드 정의
		Thread thread = new Thread() {
			@Override
			public void run() {
				try {
					// ServerSocket 생성 및 Port 바인딩
					serverSocket = new ServerSocket(50001);
					System.out.println("[서버] 시작됨");

					// 연결 수락 및 데이터 통신
					while (true) {
						System.out.println("\n[서버] 연결 요청을 기다림\n");
						// 연결 수락
						Socket socket = serverSocket.accept();

						// 연결된 클라이언트 정보 얻기
						InetSocketAddress isa = (InetSocketAddress) socket.getRemoteSocketAddress();
						System.out.println("[서버] " + isa.getHostName() + "의 연결 요청을 수락함");

						/*
						// 데이터 받기
						InputStream is = socket.getInputStream();
						byte[] bytes = new byte[1024];
						int readByteCount = is.read(bytes);
						String message = new String(bytes, 0, readByteCount, "UTF-8");

						// 데이터 보내기
						OutputStream os = socket.getOutputStream();
						bytes = message.getBytes("UTF-8");
						os.write(bytes);
						os.flush();
						System.out.println("[서버] 받은 데이터를 다시 보냄: " + message);
						*/

						// 데이터 받기
						DataInputStream dis = new DataInputStream(socket.getInputStream());
						String message = dis.readUTF();

						// 데이터 보내기
						DataOutputStream dos = new DataOutputStream(socket.getOutputStream());
						dos.writeUTF(message);
						dos.flush();
						System.out.println("[서버] 받은 데이터를 다시 보냄: " + message);

						// 연결 끊기
						socket.close();
						System.out.println("[서버] " + isa.getHostName() + "의 연결을 끊음");
					}
				} catch (IOException e) {
					System.out.println("[서버] " + e.getMessage());
				}
			}
		};
		// 스레드 시작
		thread.start();
	}

	public static void stopServer() {
		try {
			// ServerSocket을 닫고 Port 언바인딩
			serverSocket.close();
			System.out.println("[서버] 종료됨");
		} catch (IOException e1) {}
	}
}

package ch19.sec03.exam02;

import java.io.DataInputStream;
import java.io.DataOutputStream;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;

public class EchoClient {
	public static void main(String[] args) {
		try {
			// Socket 생성과 동시에 localhost의 50001 포트로 연결 요청
			Socket socket = new Socket("localhost", 50001);

			System.out.println("[클라이언트] 연결 성공");

			/*
			// 데이터 보내기
			String sendMessage = "나는 자바가 좋아~~";
			OutputStream os = socket.getOutputStream();
			byte[] bytes = sendMessage.getBytes("UTF-8");
			os.write(bytes);
			os.flush();
			System.out.println("[클라이언트] 데이터 보냄: " + sendMessage);

			// 데이터 받기
			InputStream is = socket.getInputStream();
			bytes = new byte[1024];
			int readByteCount = is.read(bytes);
			String receiveMessage = new String(bytes, 0, readByteCount, "UTF-8");
			System.out.println("[클라이언트] 데이터 받음: " + receiveMessage);
			*/

			// 데이터 보내기
			String sendMessage = "나는 자바가 좋아~~";
			DataOutputStream dos = new DataOutputStream(socket.getOutputStream());
			dos.writeUTF(sendMessage);
			dos.flush();
			System.out.println("[클라이언트] 데이터 보냄: " + sendMessage);

			// 데이터 받기
			DataInputStream dis = new DataInputStream(socket.getInputStream());
			String receiveMessage = dis.readUTF();
			System.out.println("[클라이언트] 데이터 받음: " + receiveMessage);

			// 연결 끊기
			socket.close();
			System.out.println("[클라이언트] 연결 끊음");
		} catch (Exception e) {
		}
	}
}

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