소켓 프로그래밍

🔍 소켓이란?

소켓(Socket) 컴퓨터 네트워크에서 데이터를 주고받기 위한 통신 종단점(endpoint)입니다.

 

서버와 클라이언트가 특정 포트를 통해 양방향 통신을 가능하게 하며 소켓이 각 애플리케이션에 통신 인터페이스를 제공합니다.

• 엔드포인트: IP 주소 + 포트 번호의 조합이 소켓의 고유 식별자
• 일반적으로 TCP/IP, UDP/IP 등 표준 네트워크 프로토콜을 사용

 

✅ 소켓이 하는일

역할	설명
양방향 데이터 송수신	소켓을 통해 서버와 클라이언트가 데이터를 주고받습니다.
네트워크 통신 추상화	소켓은 복잡한 네트워크 계층(IP, TCP/UDP 등)을 추상화하여 비교적 간단하게 통신 기능을 구현할 수 있도록 도와줍니다.
IP 주소 및 포트 식별	소켓은 어떤 IP 주소의 어떤 포트로 통신할 것인지를 지정하고 이를 통해 여러 애플리케이션이 동시에 네트워크를 사용할 수 있게 합니다.
연결 관리(서버)	서버는 클라이언트의 접속 요청을 수락할 때마다 새로운 소켓을 생성하고 이를 통해 다수의 클라이언트와 동시에 통신할 수 있습니다.

 

 

🤖 소켓 종류

소켓은 주로 통신 프로토콜에 따라 두 가지 종류로 나뉩니다.

 

1️⃣ 스트림 소켓

• 프로토콜: 주로 TCP 사용

📖 특징

연결 지향 방식으로 데이터 전송의 신뢰성과 순서를 보장합니다.

데이터를 바이트 스트림 형태로 전송하며 데이터 손실이나 손상 시 재전송하여 완전한 데이터 전달을 보장합니다. 

 

2️⃣ 데이터그램 소켓

• 프로토콜: 주로 UDP를 사용

📖 특징

비연결 지향(Connectionless) 방식입니다.

데이터 전송의 신뢰성이나 순서를 보장하지 않습니다.

데이터를 패킷(데이터그램) 단위로 전송하며 각 패킷은 독립적으로 처리됩니다.

연결 설정 과정이 없어 빠르지만 패킷이 유실되거나 순서가 뒤바뀔 수 있습니다.

 

 

🏃 소켓 통신 과정 (TCP / IP)

Server Socket

• 통신 연결 요청을 받아들이는 Socket

Client Socket

• 통신 연결 요청을 보내는 Socket

 

https://recipes4dev.tistory.com/153

✅ Server Socket

1️⃣ 서버 소켓 생성 - socket()

네트워크 통신을 위한 빈 소켓(socket)을 생성합니다.

• 아직 특정 주소와 포트에 할당되지 않은 상태

 

2️⃣ 바인딩 - bind() ⭐

생성된 소켓에 서버의 IP 주소와 포트 번호를 부여하여 네트워크 상의 고유한 '주소'를 할당합니다.

https://recipes4dev.tistory.com/153

 

🚀 이 작업이 필요한 이유

 

네트워크 주소 부여

• 서버는 여러 클라이언트의 요청을 기다려야 하는데 클라이언트가 어디로 요청을 보내야 할지 알아야 합니다.
• bind()는 소켓에 서버의 IP 주소와 서비스를 제공할 포트 번호를 결합해 클라이언트가 서버를 찾아올 수 있는 고유한 경로를 만들어 줍니다.

 

혼란 방지

• 만약 여러 서버 프로세스가 동일한 포트 번호를 사용하려 한다면 운영체제는 어떤 프로세스가 특정 포트로 들어온 데이터를 처리해야 할지 알 수 없습니다.
• bind()는 이 문제를 해결하기 위해 운영체제가 포트 번호를 사용하여 각 소켓을 유일하게 식별하고 관리할 수 있도록 합니다.

 

3️⃣ 연결 요청 대기 - listen()

 

바인딩된 소켓을 연결 요청 대기 상태로 전환합니다.

• 클라이언트로부터의 연결 요청을 받을 준비 완료!

listen() 함수는 동시에 처리할 수 있는 최대 클라이언트 연결 요청 수를 설정합니다

 

4️⃣ 연결 수락 - accept()

 

listen() 상태에서 클라이언트의 연결 요청이 오면 accept() 함수가 이를 수락합니다.

accept()는 요청을 수락함과 동시에 실제 데이터 통신에 사용할 새로운 소켓을 생성합니다.

• 새로운 소켓이 클라이언트와 1:1로 연결되어 데이터를 주고받게 됩니다.

 

5️⃣ 데이터 송수신 - send()/recieve()

 

accept()를 통해 생성된 새로운 소켓을 사용하여 클라이언트와 데이터를 주고받습니다.

 

6️⃣ 소켓 종료 - close()

 

통신이 끝난 후 소켓을 닫아 리소스를 반환합니다.

서버는 통신을 마친 소켓을 닫고 다시 accept()를 통해 다른 클라이언트의 연결을 기다릴 수 있습니다.

 

✅ Client 소켓

1️⃣ 소켓 생성 - socket()

- 서버와 통신할 소켓을 생성합니다.

클라이언트 소켓의 포트 번호는 보통 운영체제가 자동으로 할당합니다.

 

2️⃣ 연결 요청 - connect()

생성된 소켓을 이용해 서버의 IP 주소와 포트 번호로 연결을 요청합니다.

connect() 함수는 서버의 listen()과 accept() 과정에 응답해 연결이 성공적으로 이루어지면 통신 준비가 완료됩니다.

 

3️⃣ 데이터 송수신 - send()/recieve()

연결된 소켓을 통해 서버와 데이터를 주고받습니다.

 

4️⃣ 소켓 종료 - close()

통신이 끝난 후 소켓을 닫아 리소스를 반환합니다.

📚 Ref.

https://www.ibm.com/docs/ko/i/7.6.0?topic=communications-socket-programming

https://docs.oracle.com/javase/tutorial/networking/sockets/definition.html

https://tyrionlife.tistory.com/781

https://velog.io/@rhdmstj17/소켓과-웹소켓-한-번에-정리-1

https://learn.microsoft.com/ko-kr/dotnet/api/system.net.sockets.socket?view=net-9.0