Socket

소켓의 본질에 대한 이해

소켓이란?

소켓은 네트워크 통신을 위해 OS 커널에 구현되어 있는 프로토콜(TCP/IP 등)을 추상화하여 애플리케이션에 제공하는 인터페이스이다.

  • 즉, 소켓은 네트워크를 파일처럼 읽고 쓸 수 있게 해주는 OS 객체인 셈이다.

애플리케이션은 소켓에 대해 파일 디스크립터를 부여받고, 이 파일 디스크립터를 통해 send/recv 같은 시스템 콜로 데이터를 주고받는다.

소켓은 디스크에 저장되는 파일 포맷이 아니라, OS가 네트워크 장치를 추상화하여 하나의 장치 파일처럼 취급하는 것이다.

소켓 은 file descriptor, local ip, local port, remote ip, remote port 등 5가지 정보를 활용하여 생성 된다.

이중 우리가 할당하는 포트인 local port의 경우, 프로세스가 구동될 때 할당하기도 하고, /etc/services 를 보면 이미 known port로 지정되어 있기도 한다.

특정 프로세스 (가령, 8080 포트번호의 톰캣 서버)에 보내는 클라이언트의 요청은 remote port를 제외하고 모두 동일하다.

"IP가 같은 동일한 인터넷 환경에서 여러 사용자가 접근하면, 사용자를 어떻게 구분할까?"

remote port는 client의 브라우저에서 요청 보낼 시 랜덤으로 지정하는 unknown port 이며 이로인해 요청을 구분할 수 있게 된다.

소켓 프로그래밍을 직접 해보면 아래와 같은 흐름으로 클라이언트의 요청을 수신 받을 수 있다.

1

소켓 객체를 생성 하고, 명시된 IP 주소를 바인딩 한다.

2

소켓 서버에서 클라이언트가 접속 할 수 있도록 요청을 받을 준비를 한다.

3

무한 루프를 통해 클라이언트의 접속 요청이 있는지 지속적으로 확인한다.

4

클라이언트의 메세지를 수신 한다.

5

클라이언트는 접속을 종료 시킨다.

def run_server(self):
    with socket.socket(family=socket.AF_INET, type=socket.SOCK_STREAM) as sock:
    self.server_listen(sock, "0.0.0.0", 8080)

        while 1:
            client_socket, (client_host, client_port) = sock.accept()
            message = client_socket.recv(1024)
            client_socket.close()

TCP 소켓에서 데이터를 받을 때 스트림 형태로 받게 된다. 이는 마치 파일을 read 모드로 열고, 그 내용을 처음부터 끝까지 순차적으로 읽는 것과 같다.

그리고 스트림 데이터를 여러개의 Segment 로 만들기 위해 Segmentation 을 거쳐, 하위 레이어에 데이터를 넘기기 위해 패킷으로 포장하여 전달하는 과정을 거쳐 데이터를 송신하게 된다.

  • 애플리케이션은 5000바이트 스트림을 TCP에 전달

  • TCP는 이 5000바이트를 여러 개의 Segment로 분할

    • Segment 1: 1460 바이트

    • Segment 2: 1460 바이트

    • Segment 3: 1460 바이트

    • Segment 4: 620 바이트

"하나의 프로세스(서버)에서 몇 개의 클라이언트와 연결이 가능할까?"

위 이미지 처럼 해당 프로세스에 별다른 제약이 없다면 기본적으로 생성할 수 있는 파일의 갯수가 제한되어 있다.

"소켓을 하나 더 두어 요청을 다른 포트 번호로 전달할 수는 없을까?"

192.168.0.1:80 포트로 요청을 전달 받아 192.168.0.1:8080 포트로 전달하여 프로세스가 처리할 수 있는데, 이를 "포트 포워딩" 이라고 한다.

주로 컨테이너 환경에서 많이 사용된다.

PreviousSSL/TLSNextReadable Code

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