Chapter 16 네트워킹(Networking)

1. 네트워킹(Networking)

네트워킹(networking)이란 두 대 이상의 컴퓨터를 케이블로 연결하여 네트워크network)를 구성하는 것을 말한다

1.1 클라이언트/서버(client/server)

'클라이언트/서버는 컴퓨터간의 관계를 역할로 구분하는 개념이다 서버(server)는 서비스를 제공하는 컴퓨터(service provider)이고 클라이언트(client)는 서비스를 사용하는 컴퓨터(service user)가 된다.
네트워크를 구성할 때 전용서버를 두는 것을 서버기반모델 이라고 하고 각 클라이언트가 서버역할을 동시에 수행하는 것을 P2P모델 이라고 한다
서버는 제공하는 서비스의 종류에 따라 파일서버 메일서버, 어플리케이션 서버 등이 있다

서버기반 모델(server-based model)	P2P 모델(peer-to-peer model)
안정적인 서비스의 제공이 가능하다	서버구축 및 운용비용을 절감할 수 있다
공유 데이터의 관리와 보안이 용이 하다	자원의 활용을 극대화 할 수 있다
서버구축비용과 관리비용이 든다	자원의 관리가 어렵다
서버구축비용과 관리비용이 든다	보안이 취약하다

1.2 IP주소(IP Address)

IP주소는 컴퓨터를 네트워크 상에서 구별하는데 사용되는 고유한 값이며 4byte(32 bit)의 정수로 구성되어 있다
IP주소는 네트워크주소와 호스트 주소로 누눌 수 있으며 네트워크 주소가 같다는 것은 두 호스트가 같은 네트워크에 포함되어 있다는 것을 의미한다
IP Address에 Subnet Mask를 '&'연산을 해주면 네트워크 주소를 알 수 있다

| 192 | 168 | 10 | 100 | | 255 | 255 | 255 | 0 | |--|--|--|--| |11000000|10101000|00001010|01100100| |11111111|11111111|11111111|00000000| |11000000|10101000|00001010|01100100|

1.3 InetAddress

자바에서는 IP주소를 다루기 위한 클래스로 InetAddress를 제공한다

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

public class Hello {

    public static void main(String[] args) {
        InetAddress ip = null;
        InetAddress[] ipArr = null;

        try{
            ip = InetAddress.getByName("www.daum.net");
            System.out.println("getHostName() :" + ip.getHostName());
            System.out.println("getHostAddress() :" + ip.getHostAddress());
            System.out.println("toString() :" + ip.toString());

            byte[] ipAddr = ip.getAddress();
            System.out.println("getAddress() :" + Arrays.toString(ipAddr));

            String result = "";
            for (int i=0; i < ipAddr.length; i++) {
                result += (ipAddr[i] < 0) ? ipAddr[i] + 256 : ipAddr[i];
                result += ".";
            }
            System.out.println("getAddress() + 256 :" + result);
            System.out.println();
        }
        catch(UnknownHostException e){
            e.printStackTrace();    
        }

        try{
            ip = InetAddress.getLocalHost();
            System.out.println("getHostName() :" + ip.getHostName());
            System.out.println("getHostAddress() :" + ip.getHostAddress());
            System.out.println();
        }
        catch(UnknownHostException e){
            e.printStackTrace();    
        }

        try{
            ipArr = InetAddress.getAllByName("www.daum.net");

            for (int i=0; i < ipArr.length; i++) {
                System.out.println("ipArr["+i+"]" + ipArr[i]);
            }
        }
        catch(UnknownHostException e){
            e.printStackTrace();    
        }

    }
}

getHostName() :www.daum.net
getHostAddress() :117.52.2.25
toString() :www.daum.net/117.52.2.25
getAddress() :[117, 52, 2, 25]
getAddress() + 256 :117.52.2.25.

getHostName() :KyleYui-MacBook-Pro.local
getHostAddress() :192.168.99.1

ipArr[0]www.daum.net/117.52.2.25
ipArr[1]www.daum.net/61.111.62.165

1.4 URL(Uniform Resource Location)

URL은 인터넷에 존재하는 여러 서버들이 제공하는 자원에 접근할 수 있는 주소를 표현하기 위한것
'프로토콜//호스트명:포트번호/경로명/파일명?쿼리스트링#참조' 형태로 이루어져 있다

http://www.codechobo.com:80/sample/hello.html?referer=codechobo#index1
프로토콜 자원에 접근하기 위해 서버와 통신하는데 사용되는 통신규약(http)
호스트명 자원을 제공하는 서버의 이름(www.javachobo.com)
포트번호 통신에 사용되는 서버의 포트번호(80)
경로명 접근하려는 자원이 저장된 서버상의 위치(/sample)
파일명 접근하려는 자원의 이름(hello.html)
쿼리query) URL에서 '?'이후의 부분(referer=javachobo)
참조(anchor) URL에서 '#'이후의 부분(index1)

import java.net.URL;

public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        try {
            URL url = new URL("http://media.daum.net/mainnews/?type=sports#index1");

            System.out.println("url.getAuthority() :" + url.getAuthority());
            System.out.println("url.getContent() :" + url.getContent().toString());
            System.out.println("url.getDefaultPort() :" + url.getDefaultPort());
            System.out.println("url.getPort() :" + url.getPort());
            System.out.println("url.getFile() :" + url.getFile());
            System.out.println("url.getHost() :" + url.getHost());
            System.out.println("url.getPath() :" + url.getPath());
            System.out.println("url.getProtocol() :" + url.getProtocol());
            System.out.println("url.getQuery() :" + url.getQuery());
            System.out.println("url.getRef() :" + url.getRef());
            System.out.println("url.getUserInfo() :" + url.getUserInfo());
            System.out.println("url.toExternalForm() :" + url.toExternalForm());
            System.out.println("url.toURI() :" + url.toURI());


        } catch (Exception ex) {
            ex.printStackTrace();
        }
    }

}

url.getAuthority() :media.daum.net
url.getContent() :sun.net.www.protocol.http.HttpURLConnection$HttpInputStream@5e2de80c
url.getDefaultPort() :80
url.getPort() :-1
url.getFile() :/mainnews/?type=sports
url.getHost() :media.daum.net
url.getPath() :/mainnews/
url.getProtocol() :http
url.getQuery() :type=sports
url.getRef() :index1
url.getUserInfo() :null
url.toExternalForm() :http://media.daum.net/mainnews/?type=sports#index1
url.toURI() :http://media.daum.net/mainnews/?type=sports#index1

1.5 URLConnection

URLConnection은 어플리케이션과 URL간의 통신연결을 나타내는 클래스의 최상위 클래스로 추상클래스이다.
URLConnection을 상속받아 구현한 클래스로는 HttpURLConnection과 JarURLConnection이 있으며 URL의 프로토콜이 http프로토콜이라면 openConnection()은 Http URLConnection을 반환한다.
https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/net/URLConnection.html

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.net.MalformedURLException;
import java.net.URL;

public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        URL url = null;
        BufferedReader input = null;
        String address = "http://www.codechobo.com";
        String line = "";
        try {
            url = new URL(address);
            input = new BufferedReader(new InputStreamReader(url.openStream()));

            while ((line = input.readLine()) != null){
                System.out.println(line);
            }
            input.close();

        } catch (MalformedURLException ex) {
            ex.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

}

<!DOCTYPE html>
<html lang="ko">
<head>
  <meta charset="UTF-8">
  <meta http-equiv='refresh' content='0;url=http://www.codechobo.com/main'>
  <title>코드초보</title>
</head>
<body>
</body>
</html>

데이터가 문자데이터 이기 때문에 BefferedReader를 사용함
url.openStream()은 url.openConnectino().getInputStream() 과 같다

import java.io.*;
import java.net.MalformedURLException;
import java.net.URL;

public class Main {

    public static void main(String[] args) {
        URL url = null;
        InputStream in = null;
        FileOutputStream out = null;
        String address = "http://www.codechobo.com";
        int ch = 0;
        try {
            url = new URL(address);
            in = url.openStream();
            out = new FileOutputStream("javajungsuk.zip");

            while( (ch=in.read()) != -1){
                out.write(ch);
            }
            in.close();
            out.close();

        } catch (MalformedURLException ex) {
            ex.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

}

Helloworld.class        Helloworld.java         Java                    Test.iml                javajungsuk.zip         out                     src

텍스트가 아닌 이진 데이터를 읽어서 파일에 저장하는 예제

2. 소켓 프로그래밍

소켓(socket)
- 네트워크의 양방향 통신에서 양쪽 끝단으로, TCP/IP 단에서 구분할 수 있는 하나의 포트 번호를 가진다.
Java의 소켓 프로그래밍
- java.net 패키지가 소켓 프로그래밍 클래스들을 제공한다.

2.1 TCP와 UDP

TCP/UDP
- TCP와 UDP 모두 TCP/IP 프로토콜에 포함되어있는 프로토콜로, OSI 7계층의 전송 계층(transport layer)에 해당하는 프로토콜이다.
TCP와 UDP의 특징

항목	TCP	UDP
연결방식	연결 기반, 1:1 통신	비연결기반, 1:1 / 1:n / n:n 통신
특징	바이트 단위로 전송, 신뢰성 기반: 전송 순서 보존 / 수신 여부 확인	데이터 단위로 전송, 신뢰성이 없다
클래스	Socket, ServerSocket	DatagramSocket, DatagramPacket, MulticastSocket

2.2 TCP소켓 프로그래밍

서버/클라이언트의 통신 과정
1. [서버] ServerSocket으로 특정 포트로 소켓을 연다.
2. [클라이언트] 서버의 IP 주소와 포트로 Socket으로 소켓을 만들어 서버에 연결 요청을 한다.
3. [서버] 클라이언트의 연결 요청을 받으면 Socket으로 소켓을 만들어 클라이언트의 소켓과 연결한다.
4. [서버/클라이언트] 연결된 각자의 소켓을 이용해 통신을 한다.
소켓
- 여러 소켓이 포트 하나를 공유할 수 있지만, 서버소켓은 포트 하나를 독점한다.
- 소켓은 입력스트림과 출력스트림을 가지고 상대방 소켓과 서로 교차연결해 데이터를 주고받는다.

서버 예제

쓰레드로 통신하기

class Sender extends Thread {
  DataOutputStream out;
  ...
  Sender(Socket socket) {
    ...
    out = new DataOutputStream(socket.getOutputStream());
    ...
  }
  public void run() {
    ...
    out.writeUTF("Sender message.");
    ...
  }
}

class Receiver extends Thread {
  DataInputStream in;
  ...
  Receiver(Socket socket) {
    ...
    in = new DataInputStream(socket.getInputStream());
    ...
  }
  public void run() {
    ...
    System.out.println(in.readUTF());
    ...
  }
}

서버

ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(7777);

Socket socket = serverSocket.accept(); // 클라이언트의 연결 요청을 받아 통신용 소켓을 만든다.

Sender sender = new Sender(socket);
Receiver receiver = new Receiver(socket);

sender.start();
receiver.start();

클라이언트

Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 7777);

Sender sender = new Sender(socket);
Receiver receiver = new Receiver(socket);

sender.start();
receiver.start();

2.3 UDP소켓 프로그래밍

특징
- 연결지향이 아니므로 ServerSocket이 따로 필요하지 않다.
- 소켓은 DatagramSocket를 사용해 만들어 DatagramPacket에 데이터를 담아 통신한다.
- DatagramPacket에는 헤더와 데이터가 있으며 헤더에 수신할 상대방의 정보(주소와 포트)를 저장한다.

예제

서버

DatagramSocket datagramSocket = new DatagramSocket(7777);

byte[] inMsg = new byte[10];
// (데이터, 데이터 길이) - 받을 패킷 만들기
DatagramPacket inPacket = new DatagramPacket(inMsg, inMsg.length);

socket.receive(inPacket);

System.out.println(new String(inPacket.getData());

dataSocket.close();

클라이언트

// 클라이언트는 포트를 지정하지 않는다.
DatagramSocket datagramSocket = new DatagramSocket();

InetAddress serverAddress = InetAddress.getByName("127.0.0.1");
byte[] msg = new byte[10];
// (데이터, 데이터 길이, 주소, 포트) - 보낼 패킷 만들기
DatagramPacket outPacket = new DatagramPacket(msg, msg.length, serverAddress, 7777);

datagramSocket.send(outPacket);

datagramSocket.close();