Socket Address Structures - 발취글

본 게시물은 아래의 게시글을 바탕으로 발취한 게시글입니다.

https://techlog.gurucat.net/292

[네트워크/C] sockaddr, sockaddr_in, sockaddr_un 구조체 - 소켓 주소 정보를 나타낸다

내용 수정은 없었으며 개념들을 보기 쉽게 한 곳에 모아서 정리하였습니다.

 

'Socket Address Structures' 에 관해서 설명하는 글이다.

 

리눅스/유닉스 시스템에서는 소켓(socket)의 통신 대상을 지정하기 위해 '주소(address)'를 사용한다.

이 '주소' 라는 것을 저장하거나 표현하는데 사용하는 구조체가 바로, 본 포스팅에서 설명하고자 하는 'struct sockaddr' 이다.

bind( ), connect( ) 와 같은 함수들이 2번째 매개변수로써 바로 이 'struct sockaddr' 을 받는다.

 

이 struct sockaddr은 기본 형태이고, 주소체계(Address family)값에 따라서 구조체를 형변환 해서 사용하면 편리하다.

즉, 일반적으로 개발을 하다보면 struct sockaddr_in, struct sockaddr_un, struct sockaddr_in6 등의 구조체와 상호 형변환을 해서 사용하게 된다.

 

주소체계 유형은 아래와 같은 것들이 있다

 

AF_INET, AF_INET6, AF_UNIX, AF_LOCAL, AF_LINK, AF_PACKET

 

관련 헤더

다음 세가지 헤더파일이 관련있다.

#include <sys/socket.h> 
#include <netinet/in.h> 
#include <netinet/ip.h> 
/* superset of previous */

 

---

struct sockaddr : 소켓의 주소를 담는 기본 구조체 역할을 한다.

속된말로, '소켓 주소의 와꾸1를 잡는 녀석' 쯤으로 이해하면 쉽다.

 

아래와 같이 정의되어 있다.

struct sockaddr { 
	u_short sa_family; // address family, 2 bytes 
	char sa_data[14]; // IP address + Port number, 14 bytes 
};

구성은 정말 간단하다. 2개의 멤버변수를 가진 구조체이다.

sa_family : 주소체계를 구분하기 위한 변수이며, 2 bytes 이다. 참고로, u_short는 unsigned short를 말한다.

sa_data : 실제 주소를 저장하기 위한 변수다. 14 bytes 이다.

즉, 이 구조체는 16 bytes 의 와꾸(틀, 크기)를 잡아주는 녀석이다.

 

struct sockaddr_in : AF_INET인 경우

위에서 정의된 sockaddr 구조체에서 sa_family가 AF_INET인 경우에 사용하는 구조체이다.

sockaddr을 그대로 사용할 경우, sa_data에 IP주소와 Port번호가 조합되어 있어 쓰거나 읽기 불편하다.

그래서 sockaddr_in을 사용한다. 이 구조체에서 사용하는 IP주소는 IPv4 주소체계를 사용한다.

struct sockaddr_in {
	short    sin_family;          // 주소 체계: AF_INET
	u_short  sin_port;            // 16 비트 포트 번호, network byte order
	struct   in_addr  sin_addr;   // 32 비트 IP 주소
	char     sin_zero[8];         // 전체 크기를 16 비트로 맞추기 위한 dummy
};

struct  in_addr {
	u_long  s_addr;     // 32비트 IP 주소를 저장 할 구조체, network byte order
};

 

sin_family : 항상 AF_INET을 설정한다. 이것은 필수다.

sin_port : 포트번호를 가진다. 2bytes 이다. 즉, 포트번호는 0~65535 의 범위를 갖는 숫자 값이다. 이 변수에 저장되는 값은 network byte order이어야 한다.

참고로, 1024이하의 포트 번호는 'privileged port' 혹은 'reserved port' 라고 불리우는 예약된 포트이다. 따라서, 권한을 가진 프로세스만이 1024 이하의 소켓주소에 대해서 바인딩 (bind) 할 수 있다. 여기서 '권한을 가진 프로세스' 라 함은, 리눅스에서는 'CAP_NET_BIND_SERVICE' 라는 capability를 가지고 있는 사용자 영역(user space)의 프로세스를 지칭한다.

두번째 참고로, raw socket (socket type을 'SOCK_RAW' 로 생성한 소켓)은 포트 번호 라는 개념을 가지지 않는다. 포트번호는 TCP 혹은 UDP에서만 구현하는 개념이다.

sin_addr : 호스트 IP주소이다.

이 변수에는 INADDR_ 로 시작하는 값, 예를 들면 'INADDR_ANY' 와 같은 것이 저장되어야 한다. 혹은 inet_aton( ), inet_addr( ), inet_makeaddr( ) 과 같은 라이브러리가 제공하는 함수의 반환값이 저장되어야 한다. 혹은 name resolver를 통해 직접 설정도 가능하다. 이 방법은 gethostbyname( )을 알아보면 된다.

sin_zero : 8 bytes dummy data이다. 반드시 모두 0으로 채워져 있어야 한다. sockaddr_in가 sin_zero를 제외한 크기(sin_family + sin_port + sin_addr)가 8 bytes이므로, 총합이 16 bytes이다. struct sockaddr구조체와 크기를 일치시키려는 목적인 걸 눈치 챌 수 있을 것이다.

여백을 채워서 16 bytes로 만든다는 뉘앙스로 padding bytes 혹은 padding data 라고도 한다.

 

struct sockaddr_in6 : AF_INET6인 경우

IPv6 주소체계의 소켓주소를 사용하는 구조체이다.

IPv4에 사용되는 struct sockaddr_in과는 달리, struct sockaddr_in6는 bzero( ) 또는 memset( )과 같은 함수를 통해 0으로 초기화 해주어야 하는 몇가지 멤버변수들이 추가되어 있다. 만약 strcut sockaddr_in6을 사용하기 전에 모두 0으로 초기화 하지 않으면, 프로그램은 정의되지 않은 동작을 야기할 수 있으므로 주의 해야 한다.

아래와 같은 멤버변수를 가지고 있다.

#include <netinet/in.h>

struct sockaddr_in6 {
	sa_family_t     sin6_family;   /* Address family, AF_INET6 */
	in_port_t       sin6_port;     /* port number */
	uint32_t        sin6_flowinfo; /* IPv6 flow information and traffic class */
	struct in6_addr sin6_addr;     /* IPv6 address */
	uint32_t        sin6_scope_id; /* Interface Scope ID (new in 2.4) */
};

struct in6_addr {
	unsigned char   s6_addr[16];   /* IPv6 address */
}; 

sin6_family : 항상 AF_INET6 이어야만 한다.

sin6_port : IPv6 포트를 저장하는 변수이다.

이 값은 직접 조작하기보다는, ntohs( )와 htons( ) 로 조작하는 같이 좋다. 혹은 앞의 2개 함수와 동등한 수준으로 직접 조작하거나 말이다.

sin6_flowinfo : IPv6 헤더와 연관된 트래픽 클래스와 플로우 레이블을 포함한다.

sin6_addr : 16bytes (128bits)의 IPv6주소를 저장하는 변수이다.

inet_pton( ) 함수 외에도, netinet/in.h 헤더파일에는 IPv6 주소를 조작하고 테스트하기 위한 많은 매크로를 정의하고 있다. 이들에 대한 설명은, 추후 IPv6에 대해 설명하는 포스팅에서 따로 자세히 다뤄보도록 하겠다.

sin6_scope_id : sin6_addr의 주소범위에 따라 달라지는 식별자를 포함할 수 있다. 프로그램은 sin6_scope_id를 초기화 할 필요는 없다. 다양한 라이브러리 함수 호출의 결과로, 운영체제에 의해 채워지는 값이다.

 

struct sockaddr_un : AF_UNIX 또는 AF_LOCAL인 경우

struct sockaddr_un은 하나의 시스템에서 서로다른 프로세스 사이의 통신에 사용되는 소켓의 주소를 지정하는데 사용하는 구조체이다.

'Unix Domain Socket' 이라고도 한다. 이 Unix domain 소켓은 파일 시스템의 경로에 의해 식별된다.

struct sockaddr_un은 아래와 같은 멤버를 가지고 있다.

#include <sys/un.h>
#define UNIX_PATH_MAX    108

struct sockaddr_un {
    sa_family_t sun_family;               /* AF_UNIX */
    char        sun_path[UNIX_PATH_MAX];  /* pathname */
};

sun_family : 항상 AF_UNIX 값을 가져야 한다.

sun_path : 파일 시스템 경로를 지정한다. NUL 로 끝나는 문자열(C string)이어야 한다. 경로의 최대 길이는 NUL terminator를 포함해서 108 bytes이다.

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다시한번 출처를 밝히자면
techlog.gurucat.net/292

[네트워크/C] sockaddr, sockaddr_in, sockaddr_un 구조체 - 소켓 주소 정보를 나타낸다

입니다

 

각종 예제는 해당 블로그에 설명되어 있습니다.