VII : UDP 서버-클라이언트

TCP/IP 윈도우 소켓 프로그래밍 을 읽고 정리한 문서입니다 ;)

UDP 서버-클라이언트 구조

TCP와 UDP는 전송 계층 프로토콜이라는 점에서 다음과 같은 공통점이 있다.

하지만 UDP는 비연결형 프로토콜이고 신뢰성이 없다는 점에서 다음 특징을 가진다.

UDP 서버의 동작은 클라이언트가 보낸 데이터를 recvfrom()을 통해 받고, 처리 후 sendto() 함수를 사용해 클라이언트로 송신한다.

UDP 클라이언트는 소켓 생성 후 서버에 sendto()를 이용해 데이터를 보내고, 서버로부터는 recvfrom()을 이용해 데이터를 받게 된다.

이 때, 클라이언트를 데이터를 받은 후 송신자의 주소를 확인해야 한다. recvfrom() 함수는 UDP 서버가 보낸 데이터는 물론, 전혀 다른 UDP 응용 프로그램이 보낸 데이터도 수신할 수 있기 때문이다.

가장 기본이 되는 UDP 데이터 전송 함수는 sendto() 와 recvfrom() 이며, 이를 확장한 WSASend*(), WSARecv*() 형태의 함수 또한 존재한다.

int sendto(
    SOCKET s,
    const char *buf,
    int len,
    int flags,
    SOCKADDR *to,
    int tolen
);

이 함수는 UDP 소켓은 물론이고 TCP 소켓에도 사용할 수 있지만, 이 경우 to 와 tolen 인자는 무시된다.

또한, 이 데이터는 독립적인 UDP 데이터그램으로 만들어져 전송되기에 수신측에서도 recvfrom() 한 번으로 이 데이터를 읽을 수 있다.

하지만 한 번에 보낼 수 있는 데이터의 크기에 제한이 있고, 이는 IP 헤더의 패킷 길이가 2바이트로 표시되기에, 이 크기만큼이다.

int recvfrom(
    SOCKET s,
    char *buf,
    int len,
    int flags,
    SOCKADDR *from,
    int *fromlen
);

이 때 만일 리턴값으로 0이 온다면, TCP에서는 이것이 연결 종료를 의미했지만, UDP에서는 연결 개념이 없으므로 이는 그저 송신측이 0 크기의 데이터를 보낸 것이다.

TCP와 구별되는 UDP의 특징으로 브로드캐스팅과 멀티캐스팅을 들 수 있다. 이를 이용하면 다자간 통신을 쉽게 구현할 수 있다.

브로드캐스팅은 송신자가 보낸 데이터 하나를 다수의 수신자가 받는 방식으로서, 데이터 복사본을 여러 개 만들어 보내는 것이 아니므로 송신자 관점에서 효율적인 기술이다.

BOOL bEnable = TRUE;
setsockopt(sock, SOL_SOCKET, SO_BROADCAST, (char *)&bEnable, sizeof(bEnable));

socket() 함수로 생성된 소켓은 기본적으로 유니캐스팅만 지원하기에, SO_BROADCAST 를 사용하면 브로드캐스팅을 활성화시킬 수 있다.

브로드캐스트 주소의 종류는 세 종류로 구분된다.

네트워크 브로드캐스트는 호스트 ID 비트가 모두 1인 경우이다.
서브넷 브로드캐스트는 서브넷 ID를 제외한 호스트 비트가 모두 1인 경우이다.
지역 브로드캐스트는 모든 주소 비트가 1인, 255.255.255.255이다. 이는 자신이 속한 네트워크에 브로드캐스트를 하게 되고, 라우터 경계를 넘어가지 않는다.

UDP의 특징
- 연결 설정을 하지 않으므로 connect() 함수를 사용하지 않는다.
- 신뢰성이 필요하다면 응용프로그램 수준에서 이를 구현해야 한다.
- 간단한 소켓 함수 절차만 따르면 다자간 통신을 쉽게 구현할 수 있다.
- 데이터 경계 구분을 위한 작업을 할 필요가 없다.
UDP 서버의 동작 순서
- socket() 함수로 소켓을 생성 → bind() 함수로 지역 주소 설정 → recvfrom() 으로 클라이언트 데이터를 받음 → sendto() 함수로 데이터를 전송함 → closesocket()
UDP 클라이언트의 동작 순서
- socket() 함수로 소켓을 생성 → sendto() 함수로 데이터를 전송 → recvfrom() 으로 서버의 데이터를 받음 → closesocket()
UDP 데이터 전송 함수
- sendto(), recvfrom()이 존재하며, 이를 확장한 WSA 접두사를 가지는 함수 또한 존재한다.