[Java] 100. 네트워크 프로토콜

[Java] 101. 네트워크 프로토콜

1. 프로토콜의 개념과 종류

2. 소켓과 프로토콜

3. 나만의 프로토콜로 서버 만들기- 서버

4. 나만의 프로토콜로 서버 만들기- 클라이언트

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1. 프로토콜의 개념과 종류

(1) 프로토콜(Protocol): 복수의 컴퓨터 사이나 중앙 컴퓨터 단말기 사이에서, 데이터 통신을 원활하게 하기 위해 필요한 통신의 규약이다.(=약속)

 

(2) 네트워크 프로토콜(Network Protocol): 네트워크에서 데이터를 교환하기 위한 규칙과 절차의 집합이다.

이는 데이터 형식, 순서, 오류 제어 등을 정의해 서로 다른 시스템 간의 통신을 가능하게 한다.

 

(3) 주요 프로토콜의 종류

-HTTP(HyperText Transfer Protocol):  웹 페이지를 전송할 때 쓰는 프로토콜이다. 웹 브라우징을 위한 프로토콜이다.

-TCP(Transmission Control Protocol): 신뢰성 있는 데이터 전송을 보장하는 프로토콜이다. 인터넷과 대부분의 네트워크에서 사용되는 프로토콜 스택이다.

-UDP(User Datagram Protocol):  신뢰성보다는 빠른 전송을 중시하는 프로토콜이다.

-FTP(File Transfer Protocol): 파일 전송을 위한 프로토콜이다.

-SMTP: 이메일 전송을 위한 프로토콜이다.

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2. 소켓과 프로토콜

* 소켓 VS 프로토콜? 소켓은 네트워크 통신을 위해 필요한 인터페이스를 제공하고, 네트워크 프로토콜은 네트워크 상에서 데이터를 교환하는 규칙과 절차를 정의한 것이다.

 

(1) 소켓: 네트워크 통신을 위한 인터페이스로, IP주소와 포트 번호로 구성된다. 소켓은 데이터를 송수신하기 위한 엔드포인트이다.

(2) 프로토콜: 네트워크 상에서 데이터를 교환하는 규칙과 절차를 정의한다. (ex: TCP/IP 프로토콜은 데이터의 전송과 오류 제어를 담당한다.)

 

(3) TCP/IP 프로토콜

-TCP/IP 프로토콜은 데이터의 전송을 담당한다. 이는 데이터를 작은 패킷으로 나누어 전송하고, 순서대로 재조립하며, 데이터의 신뢰성을 보장한다.

-클라이언트와 서버는 TCP/IP 프로토콜을 사용해 데이터를 주고 받는다.

 

(4) 프로토콜 계층:

-HTTP/FTP 등의 애플리케이션 계층 프로토콜은 데이터를 어떤 형식으로 주고받을지 정의한다.

-ex: HTTP는 웹 페이지를 주고 받는 규칙을 정의하고, FTP는 파일 전송을 위한 규칙을 정의한다.

 

*통신 과정: 클라이언트와 서버는 각각 소켓을 통해 연결을 설정하고, TCP/IP 프로토콜을 사용하여 데이터를 전송하며, 프로토콜 계층(ex: HTTP 형식)을 통해 데이터를 해석하고 처리한다.

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3. 나만의 프로토콜로 서버 만들기- 서버

1. 메시지 형식: "COMMAND:DATA" 형식을 사용합니다.
   • MSG:Hello 는 "Hello" 메시지를 전송합니다.
   • BYE: 는 연결 종료를 의미합니다.
2. 클라이언트와 서버 간의 상호작용:
   • 클라이언트는 키보드 입력을 읽고 메시지를 서버에 전송합니다.
   • 서버는 클라이언트로부터 메시지를 수신하여 모든 클라이언트에게 브로드캐스트합니다.
   • 클라이언트가 "bye"를 입력하면 연결을 종료합니다.

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(1) main Thread
-try문 내부에 socket, out(PrintWriter), in(BufferedReader), keyboard(BufferedReader)를 선언한다.
-keyboard.readLine()을 통해 name에 값을 초기화하고 출력한다.

*readThread 쓰레드
-서버로 부터 온 메세지를 받기 위해, serverMsg(String)을 선언한다.
-while/in.readLine()을 통해, 메세지가 올 때까디 계속 기다리도록 한다.
-메세지가 들어오면 System.out.println()을 통해 출력한 후, 다시 대기한다.

*writeThread 쓰레드
-클라이언트의 메세지를 키보드로 입력받아, 서버에게 보내기 위해 변수 userMessage를 선언한다.
-while/keyboard.readLine()을 통해 , 메세지가 올 때까지 계속 기다리게 한다.
-> 만약(if) 유저가 bye라고 입력했다면, "BYE :"를 출력한다.
->그 외의 메세지를(else) 입력했다면 그냥 출력한다. ("MSG"+userMessage)

-.start()를 통해 read/writeThread를 실행시킨다.
-.join()을 통해 read/writeThread 중 하나가 먼저 끝나지 않게 한다. (=대기)

-socket 자원을 닫는다. (=.close())

**equalsIgnoreCase: 두 문자열을 비교한다. (대소문자 비교x)
**equals: 두 문자열을 비교한다. (대소문자 비교o)

package ch07;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.Socket;
import java.net.UnknownHostException;

public class MultiClient {

	public static void main(String[] args) {
		
		try {
			// 192.168.0.48
			Socket socket = new Socket("localhost", 5000);
			PrintWriter out = new PrintWriter(socket.getOutputStream(), true);
			BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
			BufferedReader keyboard = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
			
			System.out.println(">>>> 서버에 접속 완료 <<<< ");
			
			// 실행에 흐름 - 약속 : 먼자 사용자 닉네임 보내기 
			System.out.println("Enter your name : ");
			String name = keyboard.readLine();
			out.println("NAME:" + name);  // 서버로 사용자 이름 전송 
			
			// 서버측으로 부터 온 데이터 읽기 
			Thread readThread = new Thread(() -> {
				try {
					String serverMsg;
					while( (serverMsg = in.readLine()) != null ) {
						System.out.println("server : " + serverMsg);	
					}
				} catch (IOException e) {
					e.printStackTrace();
				}
			});
			
			// 클라이언트가 서버로 데이터 보내기 
			Thread writeThread = new Thread(() -> {
				try {
					String userMessage;
					while( (userMessage = keyboard.readLine() ) != null ) {
						if(userMessage.equalsIgnoreCase("bye")) {
							out.println("BYE:");
						} else {
							out.println("MSG:" + userMessage);
						}
//						} else if(userMessage.equalsIgnoreCase("MSG")) {
//							out.println("MSG:" + userMessage);
//						}
					}
				} catch (IOException e) {
					e.printStackTrace();
				}
			}); 
			
			// 스레드 시작
			readThread.start();
			writeThread.start();
			// 메인 스레드 대기 
			try {
				readThread.join();
				writeThread.join();
			} catch (InterruptedException e) {
				e.printStackTrace();
			}
			socket.close();
			System.out.println("서버로 부터 연결을 종료 하였습니다.");
		} catch (UnknownHostException e) {
			e.printStackTrace();
		} catch (IOException e) {
			e.printStackTrace();
		}
		
	} // end of main 
}

 

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4. 나만의 프로토콜로 서버 만들기- 클라이언트

 

(1) main Thread
-socket, out(PrintWriter), in(BufferedReader), keyboard(BufferedReader)를 각각 선언, 초기화한다.
-키보드로 값을 입력받아 name(String)으로 선언, 초기화한 후 출력한다.

*readThread 쓰레드
ㄴ서버로부터 온 메세지를 읽기 위해, 변수 serverMsg를 선언한다.
ㄴwhile문을 이용해 in.readLine()의 값이 들어올 때까지 반복하게 한다.
ㄴ만약 서버로부터 메세지가 들어온다면, System.out.println을 통해 출력한다.

*writeThread 쓰레드
ㄴ클라이언트가 서버에게 메세지를 보내기 위해, 변수 userMessage를 선언한다.
ㄴwhile문과 keyboard(BufferedReader)를 이용해, 키보드로부터 값이 입력될 때까지 반복하게 한다.
-> 만약 userMessage로 "bye"가 들어왔다면 : "BYE:"를 출력한다.
-> 만약 그 외의 값이 들어왔다면: "MSG:"와 함께 출력한다.

-read/writeThread를 각각 .start()/.join()하여 실행/제어한다.
-socket 자원을 닫아준다. (.close)

package ch07;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.Socket;
import java.net.UnknownHostException;

public class MultiClient {

	public static void main(String[] args) {
		
		try {
			Socket socket = new Socket("localhost", 5000);
			PrintWriter out = new PrintWriter(socket.getOutputStream(), true);
			BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
			BufferedReader keyboard = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
			
			System.out.println(">>>> 서버에 접속 완료 <<<< ");
			
			// 실행에 흐름 - 약속 : 먼자 사용자 닉네임 보내기 
			System.out.println("Enter your name : ");
			String name = keyboard.readLine();
			out.println("NAME:" + name);  // 서버로 사용자 이름 전송 
			
			// 서버측으로 부터 온 데이터 읽기 
			Thread readThread = new Thread(() -> {
				try {
					String serverMsg;
					while( (serverMsg = in.readLine()) != null ) {
						System.out.println("server : " + serverMsg);	
					}
				} catch (IOException e) {
					e.printStackTrace();
				}
			});
			
			// 클라이언트가 서버로 데이터 보내기 
			Thread writeThread = new Thread(() -> {
				try {
					String userMessage;
					while( (userMessage = keyboard.readLine() ) != null ) {
						if(userMessage.equalsIgnoreCase("bye")) {
							out.println("BYE:");
						} else if(userMessage.equalsIgnoreCase("MSG")) {
							out.println("MSG:" + userMessage);
						}
					}
				} catch (IOException e) {
					e.printStackTrace();
				}
			}); 
			
			// 스레드 시작
			readThread.start();
			writeThread.start();
			// 메인 스레드 대기 
			try {
				readThread.join();
				writeThread.join();
			} catch (InterruptedException e) {
				e.printStackTrace();
			}
			socket.close();
			System.out.println("서버로 부터 연결을 종료 하였습니다.");
		} catch (UnknownHostException e) {
			e.printStackTrace();
		} catch (IOException e) {
			e.printStackTrace();
		}
		
	} // end of main 
}