소켓 구조체 및 빅엔디안, 리틀엔디안

이동욱

2021/07/30

Categories: 네트워크

소켓 자료 구조

컴퓨터 네트워크를 이용하여 통신을 하기 위해서는 다음과 같은 사항들이 결정되어야 한다.

- 전송 계층 프로토콜
- 네트워크 계층 프로토콜
- Source 호스트의 IP 주소
- Destination 호스트의 IP 주소
- Source 프로세스의 포트번호
- Destination 프로세스의 포트번호

이중에서 프로토콜들은 socket 함수의 인자로 결정할 수 있는 부분이다.
소켓에서는 주소를 다음과 같은 구조체를 이용하여 처리한다.

struct sockaddr {
  uint8_t sa_len; // 주소 길이
  sa_familiy_t sa_family; // 주소 패밀리
  char sa_data[14]; // 주소 값
}

네트워크 계층 프로토콜로 IPv4를 사용한다면 아래 구조체를 사용한다.

struct sockaddr_in {
  uint8_t sin_len; // 주소 길이
  sa_familiy_t sin_family; // 주소 패밀리
  in_port_t sin_port; // 포트번호

  struct in_addr sin_addr; // IPv4 주소값
  char sin_zero[8]; // 사용되지 않는 값 (sockaddr 과 길이를 맞추기 위함)
}

struct in_addr {
  uint32_t s_addr; // IP 주소
}

주소를 소켓에 적용시키는 방법

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>

int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);

소켓을 생성한 후 bind() 함수를 호출하면 소켓에 IP 주소와 포트번호 정보가 연결된다.
bind() 함수는 두 번째 인자로 sockaddr 구조체의 포인터를 사용하기 때문에 sock_addr_in 구조체를 바로 사용할 수 없고 캐스팅을 해야한다.
프로토콜 주소의 확장성을 위해서 다양한 주소 체계를 처리할 수 있도록 제작된 형태이다.

빅엔디안과 리틀 엔디안

컴퓨터에서 데이터를 바이트 단위로 다룬다. 데이터를 바이트 단위로 다루는 것은 대부분의 컴퓨터에서 공통적인 일이지만, 여러 바이트로 구성된 데이터를 메모리에 저장하는 방식은 컴퓨터 구조에 따라서 다를 수 있다.

만약 아래와 같은 연속된 바이트로 구성된 데이터가 있다고 가정하자.

| 0x |  12 | 34 | 56 | 78 | 9a | bc | de | f0 |

빅엔디안(Big-Endian) : 상위 바이트 값이 메모리의 작은 주소에 저장
리틀 엔디안(Little-Endian) : 하위 바이트 값이 메모리의 작은 주소에 저장
이러한 차이 때문에 컴퓨터에서 사용하던 데이터를 네트워크로 그대로 전송하면 컴퓨터마다 해독이 가능할 수도 있고, 불가능할 수 도 있다.
네트워크로 흘러가는 데이터는 빅엔디안 방식을 사용하기로 약속하고 이를 네트워크 바이트 순서라고 한다.
인텔 계열 컴퓨터는 리틀 엔디안으로 사용하기 때문에, 네트워크로 데이터를 전송하기 전에 빅엔디안으로 적절하게 변경해야한다.

#include <netinet/in.h>

uint32_t htonl(uint32_t hostlong);
uint16_t htons(uint16_t hostshort);
uint32_t ntohl(uint32_t netlong);
uint16_t ntohs(uint16_t netshort);

위의 함수들은, 두 바이트 오더 간에 변환을 해주는 함수이다.
h가 뜻하는 것은 호스트이며 n이 뜻하는 것은 네트워크이다. 데이터의 길이에 알맞게 사용을 하면 된다.
만약 이미 네트워크 바이트 오더를 사용하는 컴퓨터라면 htons와 htonl 함수를 사용해도 값이 변경되지는 않는다.

struct sockaddr_in srv_addr;
int port = 9001;

srv_addr.sin_port = htons(port);

앞의 함수를 사용하여 포트번호를 지정하는 예제이다.

참고 문헌

네트워크 프로그래밍

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