java 네트워크 프로그래밍

- 네트워크 기초

소켓: 프로세스 간 통신 채널의 엔드 포인트

포트: 호스트 내부에서 소켓을 구분할 때 사용 (0~65535)

    ( 21: FTP / 23: Telnet / 43: whois / 80: HTTP / 443: HTTPS )

프로토콜: 통신간 데이터 전송 규약

IP: 네트워크 계층 프로토콜 ( IPv4(1*4바이트) / IPv6(2*8바이트) )

도메인: 호스트를 식별하는 이름으로 IP주소 대신 사용. 단, DNS 서버에 도메인이름-IP주소가 저장되어야 한다.

TCP: 연결 지향 전송 계층 프로토콜 (Handshake가 있고, 데이터 송수신 체크를 하기 때문에 신뢰성이 높다)

UDP: 비 연결 지향 전송 계층 프로토콜 (Handshake가 없고, 데이터 송수신 체크를 안 하기 때문에 속도가 빠르다)

 

import java.net.*;

class InetAddressTest {
    public static void main(String[] args) throws UnknownHostException {
        InetAddress Address = InetAddress.getLocalHost();
        System.out.println(Address);
        
        Address = InetAddress.getByName("www.google.com");
        System.out.println(Address);
        
        InetAddress[] SW = InetAddress.getAllByName("www.naver.com");
        for (int i = 0; i < SW.length; i++)
            System.out.println(SW[i]);
    }
}

InetAddress의 정적 메서드를 이용해 도메인/IP를 가져올 수 있다.

분산 서비스를 하는 호스트의 경우 하나의 도메인에 여러 IP주소를 받아올 수 있다.

 

 

- 소켓 통신

1. Socket

클라이언트를 위한 소켓 클래스로 도메인과 포트를 인자로 소켓 객체를 생성할 수 있다.

소켓 객체에 I/O스트림을 통해 데이터를 주고 받을 수 있다.

import java.net.*;
import java.io.*;

class Whois {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        int c;
        Socket s = new Socket("whois.internic.net", 43);
        InputStream in = s.getInputStream();
        OutputStream out = s.getOutputStream();

        String str = (args.length == 0 ? "google.com" : args[0]) + "\n";
        byte[] buf = str.getBytes();
        out.write(buf);
        while ((c = in.read()) != -1) {
            System.out.print((char) c);
        }
        s.close();
    }
}

 

2. ServerSocket

서버를 위핸 소켓 클래스로 서버는 클라이언트의 연결을 기다리기게 포트만을 인자로 소켓 객체를 생성한다.

// Server
import java.io.*;
import java.net.*;

public class EchoServer {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        ServerSocket server = new ServerSocket(9999);
         // 이 프로세스 종료시 타임아웃 없이 바로 다른 프로세스가 포트번호를 사용할 수 있도록 혀용
        server.setReuseAddress(true);
        
        Socket connection = server.accept();
        BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(connection.getInputStream()));
        String msg = null;
        while ((msg = in.readLine()) != null) {
            System.out.println("Received: " + msg);
        }
        
        in.close();
        connection.close();
        server.close();
    }
}


// Client
import java.io.*;
import java.net.*;
import java.util.Scanner;

public class EchoClient {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        try {
            Socket client = new Socket();
            client.connect(new InetSocketAddress("localhost", 9999), 8888);

            PrintWriter out = new PrintWriter(client.getOutputStream(), true);
            Scanner in = new Scanner(System.in);
            String msg;
            System.out.print("Type: ");
            while ((msg = in.nextLine()) != null) {
                if (msg.contains("end"))
                    break;
                out.println(msg);
            }
            
            out.close();
            in.close();
            client.close();
        } catch (Exception e) {
            System.out.println(e);
        }
    }
}

위 코드(에코서버 구현)의 흐름을 살펴보자.

1. 서버에서 9999포트로 서버를 실행했다.

2. 클라이언트에서 127.0.0.1(localhost):9999에 연결. 클라이언트 본인은 8888번 포트 사용.

3. server.accept()에서 9999포트로 들어온 연결을 다른 포트(10000?)로 연결해주며 새로운 소켓 객체를 생성.

4. I/O스트림을 이용해 데이터 송수신

5. end 입력시 클라이언트 소켓이 닫힘

6. 클라이언트 소캣과의 연결이 끊어진 서버는 in.readLine()이 null값이 되기에 소켓이 닫힘

 

 

- TCP통신 예시

웹 관련 프로토콜(e.g. http)을 사용할 때, URL이라는 식별자로 웹 페이지의 주소를 지정하는데,

이 URL객체를 만들어보자.

import java.net.*;

class URLDemo {
    public static void main(String[] args) throws MalformedURLException {
        URL hp = new URL("https://cs.kw.ac.kr:501/main/main.php"); // 광운대 사랑해요 <3
        System.out.println("Protocol: " + hp.getProtocol());
        System.out.println("Port: " + hp.getPort());
        System.out.println("Host: " + hp.getHost());
        System.out.println("File: " + hp.getFile());
        System.out.println("Ext: " + hp.toExternalForm());
    }
}
// Protocol: https
// Port: 501
// Host: cs.kw.ac.kr
// File: /main/main.php
// Ext: https://cs.kw.ac.kr:501/main/main.php

URL에는 프로토콜, 호스트, 포트, 파일 등 여려 정보가 담기는데,

URL객체는 이 정보를 잘 파싱해주는 메서드들을 제공한다.

 

import java.net.*;
import java.io.*;
import java.util.Date;

class UCDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        int c;
        URL hp = new URL("http://www.google.com");
        URLConnection hpCon = hp.openConnection();
        
        System.out.println("Date: " + new Date(hpCon.getDate()));
        System.out.println("Content-Type: " + hpCon.getContentType());
        System.out.println("Expires: " + new Date(hpCon.getExpiration()));
        System.out.println("Last-Modified: " + new Date(hpCon.getLastModified()));

        long len = hpCon.getContentLengthLong();
        System.out.println("Content-Length: " + len);
        if (len != 0) {
            System.out.println("=== Content ===");
            InputStream input = hpCon.getInputStream();
            while (((c = input.read()) != -1)) {
                System.out.print((char) c);
            }
            input.close();
        } else {
            System.out.println("No content available.");
        }
    }
}

// Date: Sat Dec 10 19:08:09 KST 2022
// Content-Type: text/html; charset=ISO-8859-1
// Expires: Thu Jan 01 09:00:00 KST 1970
// Last-Modified: Thu Jan 01 09:00:00 KST 1970
// ...

URLConnection객체는 URL객체를 기반으로 만드는데,

여러 메서드를 사용해서 HTTP Response의 헤더와 페이로드를 파싱한 값을 받아올 수 있다.

 

import java.net.*;
import java.util.*;

class HttpURLDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        URL hp = new URL("http://www.google.com");
        HttpURLConnection hpCon = (HttpURLConnection) hp.openConnection();

        System.out.println("Request method is " + hpCon.getRequestMethod());
        System.out.println("Response code is " + hpCon.getResponseCode());
        System.out.println("Response Message is " + hpCon.getResponseMessage());

        Map<String, List<String>> hdrMap = hpCon.getHeaderFields();
        Set<String> hdrField = hdrMap.keySet();
        System.out.println("\nHere is the header:");
        for (String k : hdrField) {
            System.out.println("Key: " + k + " Value: " + hdrMap.get(k));
        }
    }
}

// Request method is GET
// Response code is 200
// Response Message is OK
// ...

HttpURLConnection은 URLConnection 클래스를 상속받는 클래스로

HTTP와 관련된 메서드들이 정의되어있다.

 

import java.net.*;
import java.net.http.*;
import java.io.*;

class HttpClientDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        HttpClient myHC = HttpClient.newHttpClient();
        HttpRequest myReq = HttpRequest.newBuilder(new URI("http://www.google.com/")).build();
        HttpResponse<InputStream> myResp = myHC.send(myReq, HttpResponse.BodyHandlers.ofInputStream());
        System.out.println("Response code is " + myResp.statusCode());
        System.out.println("Request method is " + myReq.method());
        HttpHeaders hdrs = myResp.headers();
        ...

java.net.http에 포함된 API로 위의 코드와 같은 기능을 구현.

하지만, 최신 기술이 더 적용된 코드이다.

 

 

- UDP통신 예시

import java.net.*;

class WriteServer {
    public static int serverPort = 1099;
    public static int clientPort = 1098;
    public static int buffer_size = 1024;
    public static DatagramSocket ds;
    public static byte[] buffer = new byte[buffer_size];

    public static void TheServer() throws Exception {
        int pos = 0;
        while (true) {
            int c = System.in.read();
            switch (c) {
                case 'q':
                    System.out.println("Server Quits.");
                    ds.close();
                    return;
                case '\r':
                    break;
                case '\n':
                    ds.send(new DatagramPacket(buffer, pos, InetAddress.getByName("127.0.0.1"), clientPort));
                    pos = 0;
                    break;
                default:
                    buffer[pos++] = (byte) c;
            }
        }
    }

    public static void TheClient() throws Exception {
        while (true) {
            DatagramPacket p = new DatagramPacket(buffer, buffer.length);
            ds.receive(p);
            System.out.println(new String(p.getData(), 0, p.getLength()));
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        if (args.length == 1) {
            ds = new DatagramSocket(serverPort);
            ds.setReuseAddress(true);
            TheServer();
        } else {
            ds = new DatagramSocket(clientPort);
            ds.setReuseAddress(true);
            TheClient();
        }
    }
}

DatagramSocket 클래스는 UDP로 전송 계층 프로토콜을 사용하기 위해 생성하는 소켓 클래스이고,

DatagramPacket 클래스틑 UDP 클라이언트-서버 간 주고 받는 패킷을 담는 클래스이다.