명품자바 프로그래밍의 기초: 15장

자바 네트워크 프로그래밍 – TCP/IP와 소켓 프로그래밍

15장은 자바에서 네트워크 프로그래밍을 다루며, 특히 TCP/IP 프로토콜과 소켓 프로그래밍을 중심으로 설명하고 있습니다. TCP/IP 기반의 클라이언트-서버 통신 방식과 소켓을 이용한 데이터 송수신 방법을 배울 수 있습니다.

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1. TCP/IP 개요

TCP/IP는 인터넷을 기반으로 하는 네트워크 통신 프로토콜입니다. 이 중 TCP(Transmission Control Protocol)는 신뢰성 있는 데이터 전송을 담당하고, IP(Internet Protocol)는 패킷을 목적지로 전달하는 역할을 합니다.

IP 주소와 포트

• IP 주소: 네트워크 상에서 각 장치를 식별하는 고유한 주소. IPv4, IPv6 주소 체계를 사용합니다.
• 포트: 특정 응용 프로그램이 데이터를 송수신할 때 사용하는 가상의 통신 단위입니다. 각 프로그램은 고유한 포트 번호를 사용하여 네트워크 상에서 통신합니다.

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2. 소켓 프로그래밍

소켓(Socket)은 네트워크 통신에서 두 프로그램 간의 연결을 담당하는 양방향 통신의 끝단입니다. 자바에서 java.net 패키지를 사용해 소켓을 구현할 수 있습니다.

소켓과 서버소켓

• 소켓(Socket): 클라이언트 측에서 서버에 접속하는 통신의 끝점입니다.
• 서버소켓(ServerSocket): 서버 측에서 클라이언트의 접속을 기다리는 소켓입니다.

소켓 통신 과정

1. 서버는 ServerSocket을 통해 클라이언트의 요청을 대기하고, 클라이언트는 Socket을 통해 서버에 접속 요청을 보냅니다.
2. 서버는 클라이언트의 연결 요청을 수락하여 소켓을 생성하고, 클라이언트와 데이터를 주고받습니다.
3. 데이터를 주고받은 후 소켓을 닫아 통신을 종료합니다.

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3. 소켓을 이용한 서버-클라이언트 예제

서버 코드 예제

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

public class ServerEx {
    public static void main(String[] args) {
        try (ServerSocket listener = new ServerSocket(9999);
             Socket socket = listener.accept();
             BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
             BufferedWriter out = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(socket.getOutputStream()))) {

            System.out.println("클라이언트와 연결되었습니다.");
            while (true) {
                String inputMessage = in.readLine();  // 클라이언트로부터 메시지 수신
                if (inputMessage.equalsIgnoreCase("bye")) {
                    System.out.println("클라이언트가 연결을 종료했습니다.");
                    break;
                }
                System.out.println("클라이언트: " + inputMessage);
                out.write("서버: " + inputMessage + "\n");
                out.flush();
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

클라이언트 코드 예제

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

public class ClientEx {
    public static void main(String[] args) {
        try (Socket socket = new Socket("localhost", 9999);
             BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
             BufferedWriter out = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(socket.getOutputStream()));
             Scanner scanner = new Scanner(System.in)) {

            while (true) {
                System.out.print("보내기>> ");
                String outputMessage = scanner.nextLine();
                if (outputMessage.equalsIgnoreCase("bye")) {
                    out.write(outputMessage + "\n");
                    out.flush();
                    break;
                }
                out.write(outputMessage + "\n");
                out.flush();
                System.out.println(in.readLine());
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

이 예제에서는 클라이언트가 메시지를 서버로 전송하고, 서버는 이를 수신한 후 응답을 보내는 간단한 채팅 프로그램을 구현합니다.

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4. 수식 계산 서버-클라이언트 실습

다음은 서버가 클라이언트로부터 수식을 받아 계산한 결과를 돌려주는 프로그램입니다.

서버 코드 (CalcServerEx.java)

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

public class CalcServerEx {
    public static String calc(String exp) {
        StringTokenizer st = new StringTokenizer(exp, " ");
        if (st.countTokens() != 3) return "error";
        int op1 = Integer.parseInt(st.nextToken());
        String opcode = st.nextToken();
        int op2 = Integer.parseInt(st.nextToken());

        switch (opcode) {
            case "+": return Integer.toString(op1 + op2);
            case "-": return Integer.toString(op1 - op2);
            case "*": return Integer.toString(op1 * op2);
            default: return "error";
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        try (ServerSocket listener = new ServerSocket(9999);
             Socket socket = listener.accept();
             BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
             BufferedWriter out = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(socket.getOutputStream()))) {

            System.out.println("연결되었습니다.");
            while (true) {
                String inputMessage = in.readLine();
                if (inputMessage.equalsIgnoreCase("bye")) {
                    System.out.println("클라이언트가 연결을 종료했습니다.");
                    break;
                }
                String result = calc(inputMessage);
                out.write(result + "\n");
                out.flush();
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

클라이언트 코드 (CalcClientEx.java)

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

public class CalcClientEx {
    public static void main(String[] args) {
        try (Socket socket = new Socket("localhost", 9999);
             BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
             BufferedWriter out = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(socket.getOutputStream()));
             Scanner scanner = new Scanner(System.in)) {

            while (true) {
                System.out.print("계산식(빈칸으로 띄어 입력, 예: 24 + 42)>> ");
                String outputMessage = scanner.nextLine();
                if (outputMessage.equalsIgnoreCase("bye")) {
                    out.write(outputMessage + "\n");
                    out.flush();
                    break;
                }
                out.write(outputMessage + "\n");
                out.flush();
                System.out.println("계산 결과: " + in.readLine());
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

마무리

네트워크 프로그래밍은 클라이언트-서버 모델을 기반으로 동작하며, 자바의 Socket과 ServerSocket 클래스를 사용하여 간단하게 구현할 수 있습니다. 이를 통해 프로그램 간의 데이터 송수신 및 실시간 통신이 가능하며, TCP/IP 프로토콜을 이해하는 것이 중요합니다.