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joinc는 Firefox와 chrome에서 테스트 했습니다. IE에서는 테이블이 깨지거나 이미지가 보이지 않을 수 있습니다. 특히 구글 Docs이미지의 경우 엑박처리될 수 있습니다.
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HTML 변환문서
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//OASIS//DTD DocBook V4.1//EN">
<article lang="ko">
<!-- -->
<!-- 문서 정보 -->
<!-- -->
<articleinfo>
<title>IPv6 Programing</title>
<author>
<surname>윤 상배</surname>
<affiliation>
<address>
<email>dreamyun@yahoo.co.kr</email>
</address>
</affiliation>
</author>
<revhistory>
<revision>
<revnumber>0.8</revnumber>
<date>2003년 3월 19일 23시</date>
<revremark>최초 문서작성</revremark>
</revision>
</revhistory>
</articleinfo>
<section>
<title>소개</title>
<para>
2번 정도의 IPv6 관련 기사를 통해서, IPv6 의 기본적인 특성과
리눅스 상에서 IPv6 환경을 만들기 위한 방법에 대해서
알아보았다.
</para>
<para>
이번 강좌는 여러분이 IPv6 에 대한 기초적인 지식을 가지고 있으며,
리눅스 상에 IPv6 환경을 만들수 있다는 가정하에,
실질적인 IPv6 프로그래밍 과정에 대해서 알아보도록 할것이다.
</para>
<para>
IPv6의 개념과 리눅스상에서의 IPv6 환경구축에 대한 내용을
아직 모르고 있다면 <ulink url=/modules.php?name=News&file=article&sid=96>IPv6(1) - 개요</ulink> 와
<ulink url=modules.php?name=News&file=article&sid=103>IPv6(2) - 환경설정</ulink> 문서를 먼저 읽어 보기 바란다.
</para>
<para>
또한 이 강좌는 여러분이 Socket API에 대한 기본적인 이해를 하고 있다는
가정하에 이루어질것이다.
</para>
</section>
<section>
<title>IPv6 Socket 프로그래밍</title>
<para>
여기에서는 IPv6 를 위한 소켓지원사항과 관련 구조체 정보와
IPv6 를 다루기 위한 기본적인 API 에 대해서 알아볼것이다.
</para>
<para>
여기에 있는글은 Linux Kernel 2.4.x 상에서 테스트 되었다.
</para>
<section>
<title>변경사항들</title>
<section>
<title>확장된 API들</title>
<para>
나중에 예제를 보면 알겠지만 IPv4, IPv6 모두
기본적인 프로그래밍 방법은 완전히 동일하다.
다만 IPv6 의 경우 IP 주소체계의 변환과 그에 따른
몇가지 다른 API 들이 제공되는 정도에 차이가 있을 뿐이다.
<itemizedlist>
<listitem>
<para>
인터넷 주소 관련 구조체
</para>
<para>
IPv6 는 128비트 주소체계를 가지며,
이를 지원하기 위해서 기존의 IPv4 의 주소 구조체와는
다르게 구성된다. 이 주소 구조체는 보통
"sockaddr_in" 이라는 이름의 구조체로 작성되며,
각종 소켓함수에서 사용되어진다. 이러한 소켓함수들의
경우 IPv4 와 IPv6 간 차이는 없으나, 주소구조체의 경우
차이를 가지게 된다. IPv6 의 경우 sockaddr_in6 라는
새로운 구조체를 사용하게 된다.
</para>
<para>
사실 IPv4가 가지는 sockaddr_in 구조체의 경우
8byte 의 여유 저장공간을 가지고 있기는 하다.
그러나 128 bit 크기의 IPv6 타입의 주소를 저장하기에는
너무 작은 공간이다. 최소한 16byte 의 크기를 지정할수
있어야 하는데, 그런이유로 기존의 sockaddr_in 구조체를
확장해서 사용하지 못하고, 전혀 새로운 소켓구조체를
만들게 된것이다. 아마도 처음에 IPv4 프로토콜을
만들때 32 bit 면 충분할것으로 생각했기 때문일것이다.
</para>
</listitem>
<listitem>
<para>
인터넷 주소 와 인터넷 이름간 변환 함수들
</para>
<para>
인터넷주소/이름 간 변환을 위해서 보통 gethostbyname()과
gethostbyaddr() 함수를 사용한다. 보통 이함수들은
IPv4와 IPv6 모두를 지원하지만, 지원하지 않는 OS가 있을수도
있음으로 반드시 man page 등을 통해서 확인해 주어야 한다.
</para>
<para>
Linux 2.4.x 에서의 경우 Ipv6 에도 사용가능하도록 확장 되어있다.
</para>
</listitem>
<listitem>
<para>
인터넷 주소 변경함수들
</para>
<para>
inet_ntoa()와 inet_addr() 같은 함수들인데,
IPv4 주소를 binary 와 printable 간
변경을 위해서 사용된다. 이 함수들은 32bit IPv4 주소에
사용가능하도록 만들어 졌으며, 당연히 128bit IPv6 에는
사용이 불가능하다. 그런 이유로 새로운 API를 제공한다.
</para>
<para>
이들내용은 <xref linkend="addr">를 참조하기 바란다.
</para>
</listitem>
<listitem>
<para>
그밖의 것들
</para>
<para>
이 외에도 IPv6 의 추가된 몇가지 기능들을 제공하기 위해서
소켓옵션관련 함수들을 비롯해서 몇가지
추가된 것들이 있다.
</para>
</listitem>
</itemizedlist>
</para>
</section>
<section>
<title>IPv6 관련 구조체</title>
<para>
아마도 이글을 읽고 있는 여러분은 분명 IPv4 기반하에서의
소켓 프로그래밍에 대해서는 매우 능숙하리라.
IPv4 관련 소켓 프로그래밍에서 우리는 IPv4 정보를 효과적으로
저장하기 위한 여러가지 구조체를 다루었었다.
</para>
<para>
여러분이 다루었던 IPv4 관련 구조체는 소켓연결 정보를 위해서
사용되는 <emphasis>sockaddr_in</emphasis> 구조체와
소켓주소 정보를 위해서 사용되는 <emphasis>in_addr</emphasis>구조체
이다.
<screen>
#include <netinet/in.h>
struct sockaddr_in
{
in_port_t sin_port; // Port 번호
struct in_addr sin_addr; // 인터넷 주소 구조체
}
struct in_addr
{
in_addr_t s_addr; // 32bit 크기의 인터넷주소
}
</screen>
in_addr 구조체의 <emphasis>in_addr_t</emphasis> 은
32 bit 크기를 가지는 <emphasis>unsigned long int</emphasis> 형이다.
</para>
<para>
IPv6 는 <emphasis>sockaddr_in6</emphasis> 라는 별도의 구조체를
제공한다.
<screen>
#include <netinet/in.h>
struct sockaddr_in6
{
u_int16m_t sin6_family; // AF_INET6
u_int16m_t sin6_port; // Port 번호
u_int32m_t sin6_flowinfo; // IPv6 flow information
struct in6_addr sin6_addr; // IPv6 주소
}
</screen>
위의 구조체 멤버중 <emphasis>in6_addr</emphasis>가 128bit 주소를
저장하기 위한 구조체이다.
</para>
</section>
</section>
<section>
<title>IPv6 지원을 위한 소켓 API</title>
<section>
<title>소켓 생성/연결관련 API</title>
<para>
API 에서 제공하는 기본적인 소켓함수들인 socket, bind, connect, sendmsg,
accept 등은 IPv6 에서 그대로 사용가능하다.
다만 프로토콜지원사항과, 사용되는 구조체에 있어서 약간의
차이가 있을 뿐이다.
</para>
<section>
<title>socket()</title>
<para>
endpoint 소켓 지시자를 만들기 위해서 사용하는 socket() 함수의 경우
IPv4/TCP 소켓을 만들고자 할경우 다음과 같이 사용할것이다.
<screen>
s = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
</screen>
IPv4/UDP 소켓을 만들고자 할경우에는 다음과 같이 사용할것이다.
<screen>
s = socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
</screen>
IPv6 를 지원하는 소켓을 만들고자 할때는 PF_INET 대신에
<emphasis>PF_INET6</emphasis>를 사용하면 된다.
<screen>
s = socket(PF_INET6, SOCK_STREAM, 0);
s = socket(PF_INET6, SOCK_DGRAM, 0);
</screen>
이렇게 함으로써 간단하게 IPv6 를 지원하는 endpoint 소켓을 생성할수 있다.
다음의 코드를 한번 컴파일후 테스트 해보기 바란다.
</para>
<para>
<emphasis>예제 : ipv6_socket.c</emphasis>
<screen>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
struct sockaddr_in6 sin6;
int fd;
fd = socket(PF_INET6, SOCK_STREAM, 0);
if (fd < 0)
{
perror("socket create error !!");
exit(0);
}
printf("Socket Create Success\n");
exit(0);
}
</screen>
만약 위코를 컴파일후 실행시켰는데 아래와 같은 에러메시지가
출력된다면 ipv6 모듈을 올리지 않았기 때문이다.
<screen>
[root@localhost c_source]# ./ipv6_socket
socket create error !! : Address family not supported by protocol
</screen>
이럴경우 ipv6 모듈을 올린다음 다시 실행시키면 제대로 생성이 될것이다.
ipv6 모듈은 modprobe 명령어를 이용해서 아래와 같은 방법으로 적재시킬수
있다.
<screen>
[root@localhost c_source]# modprobe ipv6
</screen>
앞으로의 원할한 테스트를 위해서 지금 ipv6 모듈을 적재시키도록 하자.
</para>
</section>
<section>
<title>bind()</title>
<para>
bind 는 socket() 를 이용해서 생성된 endpoint 에
포트번호, 주소와 같은 소켓특성을 묶어주기 위해서 사용되며,
다음과 같은 방식으로 사용가능하다. 또한 사용하는 구조체에 있어서도
IPv4 와 차이가 있는데, IPv4용 구조체인 sockaddr_in 대신에
IPv6 에서 사용가능한 sockaddr_in6 구조체를 사용하게 된다.
<screen>
struct sockaddr_in6 sin6;
....
sin6.sin6_family = AF_INET6;
sin6.sin6_flowinfo = 0;
sin6_sin6_port = htons(23);
sin6.sin6_addr = in6addr_any;
....
if (bind(s, (struct sockaddr *)&sin6, sizeof(sin6)) == -1)
{
// 에러처리
}
....
</screen>
</para>
</section>
<section>
<title>listen()</title>
<para>
listen 함수의 경우 ipv4 와 사용상에 있어서 전혀차이가 없다.
그냥 ipv4 에 사용하던 그대로 사용하면 된다.
<screen>
if (listen(sockfd, 5) == -1)
{
// 에러처리
}
</screen>
</para>
</section>
<section>
<title>accept()</title>
<para>
accept 역시 2번째 아규먼트인 소켓구조체 가 sockaddr_in 으로 바뀐다는 점만
제외하고는 동일하게 사용할수 있다.
<screen>
struct sockaddr_in6 clisin6
clisockfd = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&clisin6,
(socklen_t *)&clilen);
</screen>
</para>
</section>
</section>
<section id="addr">
<title>주소변환관련 API</title>
<para>
ipv4 에서는 문자열의 인터넷주소를 32bit 이진 데이타 주소로
변환하기 위해서 <emphasis>inet_addr</emphasis> 을,
그반대로 32bit 이진 데이타 주소를
문자열의 인터넷주소로 변환하기 위해서 <emphasis>inet_ntoa</emphasis>
함수를 사용했었다.
</para>
<para>
이들 함수는 기본적으로 32bit 인터넷 주소에 최적화 된값들이기 때문에
128비트 주소체계를 가지는 IPv6 주소의 변환을 위해서는 사용할수 없도록
만들어져 있다.
</para>
<para>
때문에 Socket API 에서는 이들변환이 가능하도록 하기 위한 별도의
함수를 제공한다. 문자열의 IPv6 인터넷주소를 128bit 이진데이타 주소로
변경하기 위해서 <emphasis>inet_pton</emphasis>
그 반대의 변경을 위해서 <emphasis>inet_ntop</emphasis> 를 제공하는데,
이들 함수의 자세한 사용방법에 대해서 알아보도록 하겠다.
</para>
<section>
<title>inet_pton</title>
<para>
IPv6 문자열 인터넷 주소를 128 비트 이진데이타 주소로 변경하기 위해서
사용되는 함수이다. 이함수는 IPv6 에만 특화된 함수는 아니며,
프로토콜 범용으로 사용할수 있도록 <emphasis>inet_addr</emphasis> 함수를
확장시킨것으로 IPv4 와 IPv6 모두의 주소변환에 사용할수 있도록
범용화 되어 있다. 다음은 함수 선언이다.
<screen>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
int inet_aton(int af, const char *src, void *dst);
</screen>
첫번째 아규먼트인 <emphasis>af</emphasis>를 이용해서 프로토콜 종류를
지정할수 있으며, 두번째 아규먼트인 <emphasis>src</emphasis>가
가르키는 인터넷 문자열을 프로토콜종류에 맞도록 이진데이타로 변경해서
<emphasis>dst</emphasis>로 복사한다.
</para>
<para>
만약 잘못된 주소이름을 변경하고자 할경우에는 0이 리턴된다.
</para>
</section>
<section>
<title>inet_ntop</title>
<para>
inet_pton 과 반대의 일을 한다. 즉 128비트 이진데이타 주소를
문자열 인터넷 주소로 변경한다. 이함수 역시 IPv6 전용의 함수는
아니며 프로토콜 범용으로 사용할수 있도록 <emphasis>inet_ntoa</emphasis>
를 확장한 함수이다.
</para>
<para>
<screen>
const char *inet_ntop(int af, const void *src, char *dst, size_t cnt);
</screen>
</para>
</section>
<section>
<title>주소변경 예제</title>
<para>
다음은 inet_pton 과 Inet_ntop 를 이용한
간단한 주소변경 예제이다.
</para>
<para>
<emphasis>예제 : addr_cp.c</emphasis>
<screen>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
ulong ipv4_addr;
char ipv6_addr[16];
char addr4_str[20];
char addr6_str[40];
struct in_addr st_addr4;
struct in6_addr st_addr6;
// IPv4 인터넷 주소 변환 예제
inet_pton(AF_INET, "192.168.0.224", (void *)&ipv4_addr);
printf("%lu\n", ipv4_addr);
st_addr4.s_addr = ipv4_addr;
inet_ntop(AF_INET, (void *)&st_addr4,addr4_str,sizeof(addr4_str));
printf("%s\n\n", addr4_str);
// IPv6 인터넷 주소 변환 예제
inet_pton(AF_INET6, "3ffe:ffff:0:f101::1", (void *)&ipv6_addr);
memcpy((void *)&st_addr6, (void *)&ipv6_addr, sizeof(st_addr6));
inet_ntop(AF_INET6, (void *)&st_addr6, addr6_str, sizeof(addr6_str));
printf("%s\n", addr6_str);
}
</screen>
</para>
</section>
</section>
</section>
<section>
<title>ipv6 네트웍 프로그래밍 예제</title>
<para>
일단 IPv6 소켓을 만들고 연결하기 위한 기본적인 API 에 대해서 알아봤음으로
기본적인 IPv6 기반의 네트웍 프로그래밍이 가능한 상태이다.
이제 실제 IPv6 기반의 서버/클라이언트 어플리케이션을 제작해서
제대로 작동하는지 확인해보도록 하겠다.
</para>
<para>
작성하고자 하는 어플리케이션은 echo 서버와 클라이언트이다.
이미 몇번에 걸쳐서 ipv4 버젼용으로 코드를 만들어본적이 있음으로,
작동방식에 대해서는 설명하지 않도록 하겠다.
</para>
<para>
테스트를 하기전에 먼저 IPv6 환경을 만들어줘야 하는데,
ifconfig 를 이용해서 수동으로 IPv6 번호를 할당하였다.
IP 번호는 3ffe:ffff:0:f101::1/128 로 세팅했다.
ifconfig 를 통한 IPv6 할당에 관한 내용은
<ulink url=/modules.php?name=News&file=article&sid=103#>IPv6(2) - 환경설정</ulink>
문서를 참고하기 바란다.
</para>
<para>
다음은 필자의 네트웍환경을 ifconifg 를 통해서 확인한 결과이다.
<screen>
eth0 Link encap:Ethernet HWaddr 00:50:BF:2C:7B:B2
inet addr:211.244.233.145 Bcast:211.244.233.255 Mask:255.255.255.0
inet6 addr: 3ffe:ffff:0:f101::1/128 Scope:Global
UP BROADCAST NOTRAILERS RUNNING MTU:1500 Metric:1
RX packets:28404 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
TX packets:12580 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
collisions:0
RX bytes:20470271 (19.5 Mb) TX bytes:1190821 (1.1 Mb)
lo Link encap:Local Loopback
inet addr:127.0.0.1 Mask:255.0.0.0
inet6 addr: ::1/128 Scope:Host
UP LOOPBACK RUNNING MTU:16436 Metric:1
RX packets:337 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
TX packets:337 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
collisions:0
RX bytes:23808 (23.2 Kb) TX bytes:23808 (23.2 Kb)
</screen>
</para>
<para>
아래의 예제들을 보면 알겠지만 IPv6 기반의 네트웍 플밍도
방법론적인 관점에서 보자면,
기본적으로 IPv4 와 완전동일하며 쉽게 작성가능하다는걸
알수 있을것이다.
</para>
<section>
<title>echo 서버</title>
<para>
우선 서버측 프로그램을 만들어 보도록 하자. 에러처리등은 신경쓰지 않고
구현에만 신경을 썼다.
</para>
<para>
<emphasis>예제 echo6_s.c</emphasis>
<screen>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
int main(int argc, char **argv)
{
struct sockaddr_in6 sin6, clisin6;
int sockfd, clisockfd;
int clilen = sizeof(clisin6);
char buf[256];
sockfd = socket(AF_INET6, SOCK_STREAM, 0);
if (sockfd < 0)
{
perror("socket create error:");
exit(0);
}
// bind 를 위해서 소켓특성을 묶어준다.
// IPv6 버젼으로 맞춘다.
sin6.sin6_family = AF_INET6;
sin6.sin6_flowinfo = 0;
sin6.sin6_port = htons(atoi(argv[1]));
// in6addr_any 는 *: 를 나타낸다.
// ipv4 에서의 htonl(INADDR_ANY) 와 동일하다고 볼수 있다.
sin6.sin6_addr = in6addr_any;
if (bind(sockfd, (struct sockaddr *)&sin6, sizeof(sin6)) == -1)
{
perror("Bind error:");
exit(0);
}
if (listen(sockfd, 5) == -1)
{
perror("Listen error:");
exit(0);
}
while(1)
{
clisockfd = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&clisin6,
(socklen_t *)&clilen);
memset(buf, 0x00, 256);
read(clisockfd, buf, 256);
write(clisockfd, buf, 256);
close(clisockfd);
}
}
</screen>
구조체가 IPv6 관련구조체가 쓰였다는것과,
socket 에서 프로토콜을 AF_INET6 를 사용했다는것 외에는
IPv4 버젼의 echo 서버와 별차이를 느낄수 없을 것이다.
</para>
</section>
<section>
<title>echo 클라이언트</title>
<para>
이번에는 클라이언트측 프로그램이다. 서버프로그램과 마찬가지로
매우간단하다.
</para>
<para>
<emphasis>예제 : echo_c.c</emphasis>
<screen>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
int main(int argc, char **argv)
{
struct sockaddr_in6 svrsin6;
struct hostent *hp;
char ipv6_addr[16];
char addr6_str[40];
char buf[256];
int sockfd;
int clilen;
sockfd = socket(AF_INET6, SOCK_STREAM, 0);
if (sockfd < 0)
{
perror("socket create error:");
exit(0);
}
svrsin6.sin6_family = AF_INET6;
svrsin6.sin6_flowinfo = 0;
svrsin6.sin6_port = htons(atoi(argv[1]));
inet_pton(AF_INET6, "3ffe:ffff:0:f101::1", (void *)&ipv6_addr);
// in6addr_loopback 는 loopback 주소로 연결하기 위해서
// 사용한다.
// ipv6 에서의 loopbak 주소는 "::1" 이다.
// 루프백주소로 연결하길 원한다면
// svrsin6.sin6_addr = in6addr_loopback;
// 혹은
// inet_pton(AF_INET6, "::1", (void *)&ipv6_addr);
// 하면된다.
memcpy((void *)&svrsin6.sin6_addr, (void *)&ipv6_addr, 16);
inet_ntop(AF_INET6, (void *)&svrsin6.sin6_addr, addr6_str, 40);
printf("%s\n", addr6_str);
printf("connect...\n");
clilen = sizeof(svrsin6);
if(connect(sockfd, (struct sockaddr *)&svrsin6, clilen) < 0)
{
perror("connect error:");
exit(0);
}
memset(buf, 0x00, 256);
read(0, buf, 256);
write(sockfd, buf, 256);
read(sockfd, buf, 256);
printf("-->%s", buf);
printf("Connect Success\n");
close(sockfd);
exit(0);
}
</screen>
echo 서버를 띄운다음에 위의 클라이언트 프로그램을 실행시켜서
간단하게 테스트가 가능할것이다.
</para>
<para>
위의 서버클라이언트가 실행된 상태에서 netstat 를 이용 해서
네트웍 연결상황을 살펴보면 아래와 같은 상태확인이
가능할것이다.
<screen>
[root@localhost test]# netstate -a
...
tcp 0 0 *:1111 *:* LISTEN
tcp 1 0 ::1:33147 3ffe:ffff:0:f101 1111 CLOSE_WAIT
...
</screen>
IPv6 를 사용한 연결이 제대로 이루어졌음을 확인할수 있다.
</para>
</section>
</section>
</section>
<section>
<title>결론</title>
<para>
이상 간단하게 IPv6 기반의네트웍 프로그래밍 기법에 대해서 알아보았다.
이문서에서는 모든 것을 설명하고 있지는 않으며, IPv6 네트웍 프로그래밍을
위한 가장 기본이 되는 내용들만 다루고 있다.
더 깊이 들어가기 원한다면 각자 관련자료를 찾아서 공부를 해야할것이다.
</para>
<para>
후에 라도 몇가지 빠진 API 들과, IPv6 에서 확장된 다른 기능을 다루는
방법에 대한 내용을 추가할것을 약속한다.
</para>
</section>
</article>