[JAVA] TCP 소켓 프로그래밍으로 간단한 HTTP 클라이언트 구현하기

JAVA TCP 소켓 프로그래밍으로 간단한 HTTP 클라이언트 구현하기

HTTP 프로토콜

HTTP 프로토콜(Hyper-Text Transfer Protocol)은 웹 브라우저와 웹 서버 사이의 데이터 통신 규칙이다.

웹 브라우저는 HTTP 요청 형식에 따라 웹 서버에 데이터를 보낸다.
웹 서버는 웹 브라우저가 보낸 데이터를 분석하고 요청받은 일을 처리하여 HTTP 응답형식에 따라 응답한다.

SOAP(Simple Object Access Protocol)나 RESTful(REpresentational State Transfer)은 클라이언트와 서버 사이에 서비스를 요청하고 응답하는 방식을 말하는 것으로 HTTP 프로토콜을 응용하거나 확장한 기술이다.

WebDAV(World Wide Web Distributed Authoring and Versioning)과 CalDAV는 웹상에서 여러 사람이 문서, 파일, 캘린더를 쉽게 편집하고 공유할수 있도록 하는 기술이다. 이것 또한 HTTP 프로토콜의 응용 기술이다.

HTTP 요청 형식

다음은 웹 브라우저에서 www.daum.net으로 접속했을 때 웹 브라우저가 웹 서버에게 요청하는 HTTP 요청 메시지의 예이다.

01 GET / HTTP/1.1
02 Host: www.daum.net
03 Cache-Control: max-age=0
04 Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/webp,*/*;q=0.8
05 User-Agent: Mozilla/5.0 (Macintosh; Intel Mac OS X 10_9_0)
AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/30.0.1599.101
Safari/537.36
06 Accept-Encoding: gzip,deflate,sdch
07 Accept-Language: ko-KR,ko;q=0.8,en-US;q=0.6,en;q=0.4
08

요청 라인(Request-Line)

요청 메시지의 첫 라인인 GET / HTTP/1.1은 요청 라인으로 메소드, 요청 자원(요청 URI), 프로토콜 버전으로 구성된다.

GET : 메소드

/ : 요청 자원(요청 URI)

HTTP/1.1 : 프로토콜 버전

메소드는 요청 자원에 대해 웹 서버에게 내리는 명령이다. 메소드에는 GET, POST, HEAD, PUT, DELETE, TRACE, CONNECT, OPTIONS 등이 있다.
요청 URI는 요청하는 자원의 식별자(경로)이다. 웹 서버는 이 식별자를 이용해서 해당 자원을 찾는다.
프로토콜 버전은 요청 정보가 어떤 버전에 맞추어 작성됐는지 웹 서버에게 알려주는 것이다.

요청 헤더

02~07번 라인은 서버가 요청을 처리할 때 참고하라고 클라이언트에서 웹 서버에게 알려주는 정보이다. 이런 정보를 헤더 정보라고 한다. 헤더 이름 : 헤더 값 형식으로 이루어진다.

일반 헤더(General-header)는 요청, 응답 모두에 적용할 수 있다.
요청 헤더(Request-header)는 요청 헤더에 적용할 수 있다.
응답 헤더(Response-header)는 응답 헤더에 적용할 수 있다.
엔티티 헤더(Entity-header)는 보내거나 받는 본문 데이터를 설명하는 헤더이다.

요청 헤더 중 User-Agent는 클라이언트의 정보를 서버에게 알려주는 헤더이다. 웹 서버는 이 헤더를 분석해서 요청자의 OS와 브라우저를 구분한다.

공백 라인과 요청 데이터(Message-Body)

HTTP 요청 메시지 중 마지막 08번 라인은 헤더의 끝을 표시한다. 공백 라인 다음에는 서버에 보낼 데이터(Message-body)가 오는데 위 예시는 GET 요청이므로 요청 메시지는 공백 라인으로 끝난다.

HTTP 응답 형식

다음은 웹 브라우저에서 www.daum.net으로 접속했을 때 웹 서버가 웹 브라우저에게 응답하는 HTTP 응답 데이터의 예이다.

01 HTTP/1.1 200 OK
02 Date: Fri, 18 Oct 2013 11:36:25 GMT
03 X-UA-Compatible: IE=10
04 Expires: Sat, 01, Jan, 1970 22:00:00 GMT
05 Pragma: no-cache
06 Cache-Control: no-cache, no-store, must-revalidate
07 P3P: CP="ALL DSP COR MON LAW IVDi HIS IVAi DELi SAMi OUR LEG PHY UNI ONL DEM STA INT NAV PUR FIN OTC GOV"
08 Content-Type: text/html;charset=UTF-8
09 Content-Language: ko-KR
10 Vary: Accept-Encoding
11 Content-Encoding: gzip
12 X-UA-Device-Type: pc
13 Content-Length: 34770
14 Connection: close
15
16 <!DOCTYPE html>
17 <html lang="ko">
18 <head>
19 ...(중략)

상태 라인(Status-Line)

응답 메시지의 첫 라인인 HTTP/1.1 200 OK는 응답 결과에 대한 상태 정보이다. 프로토콜 버전, 상태 코드, 상태 설명으로 구성된다.

HTTP/1.1 : HTTP 버전

200 : 상태 코드

OK : 상태 설명

상태 코드	상태 설명
200	요청이 성공적으로 처리되었다.
301	요청한 자원이 이동되었다. 헤더 정보에 이동 위치를 알려줄테니 다시 요청하라.
304	클라이언트가 임시 보관한 응답 결과와 다르지 않다.
400	잘못된 요청
404	요청한 자원을 찾을 수 없다.
500	서버 내부에서 오류 발생

표 - 자주 접하는 HTTP 응답 상태 코드

응답 헤더

HTTP 응답 내용 중 02 ~ 14번 라인은 응답 데이터를 처리할 때 참고하라고 웹 브라우저에게 알려주는 정보이다. 특히 Content-Type 헤더는 서버가 웹 브라우저에게 보내는 데이터의 형식을 나타낸다. 웹 브라우저는 이것을 보고 데이터를 출력할지, 다운로드 창을 띄울지, 외부 프로그램을 실행할지 등을 결정한다. Content-Length는 웹 브라우저에게 보내는 데이터(message-body)의 크기(Byte)이다.

공백 라인과 응답 데이터(Message-Body)

15번 라인은 헤더와 응답 데이터를 구분하기 위한 공백 라인이다. 16번 라인부터 응답 데이터이다.

이렇게 웹 브라우저와 웹 서버는 HTTP 형식에 맞춰 데이터를 보내고 받는다.

TCP 소켓 프로그래밍으로 간단한 HTTP 클라이언트 구현

import java.io.BufferedReader;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.PrintStream;
import java.net.Socket;

public class SimpleHttpClient {

	public static void main(String[] args) throws Exception {
    	// 소켓 및 입출력 스트림 준비
		Socket socket = new Socket("www.kocw.net", 80);
		BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
		PrintStream out = new PrintStream(socket.getOutputStream());
		
		// 요청라인
		out.println("GET / HTTP/1.1");
		
		// 헤더정보
		out.println("Host: www.kocw.net");
		out.println("User-Agent: Mozilla/5.0 (Macintosh; Intel Mac OS X 10_9_0)"
				+ " AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko)"
				+ " Chrome/30.0.1599.101 Safari/537.36");
		// 공백라인
		out.println();
		
        // 응답 내용
		String line = null;
		while((line = in.readLine()) != null) {
			System.out.println(line);
		}
		
		in.close();
		out.close();
		socket.close();
	}

}

소켓 프로그래밍

소켓 프로그래밍은 프로세스간의 통신에 사용되는 양쪽 끝단(endpoint)를 의미하는 소켓(socket)을 이용한 통신 프로그래밍이다. 자바에서는 java.net 패키지를 통해 소켓 프로그래밍을 지원한다.

TCP소켓 프로그래밍

TCP소켓 프로그래밍은 클라이언트와 서버간의 1:1 통신이다.

1. 서버 프로그램에서 ServerSocket을 사용해서 서버 컴퓨터의 특정 포트에서 클라이언트의 연결요청을 처리할 준비를 한다.
2. 클라이언트 프로그램은 접속할 서버의 정보를 가지고 Socket을 생성해서 서버에 연결을 요청한다.
3. ServerSocket은 클라이언트의 연결요청을 받으면 서버에 새로운 Socket을 생성해서 클라이언트의 Socket과 연결한다.
연결된 클라이언트 Socket과 새로 생성된 서버의 Socket은 ServerSocket과 관계없이 1:1 통신을 한다.

ServerSocket은 포트와 결합(bind)되어 포트를 통해 원격 사용자의 연결요청을 기다리다가 연결요청이 올때마다 새로운 Socket을 생성해서 상대편 Socket과 통신할수 있도록 연결한다. 여기까지가 ServerSocket의 역할이고 실제 데이터 통신은 Socket과 Socket간에 이루어진다.

소켓과 입출력 스트림

소켓들이 데이터를 주고받는 연결통로는 입출력스트림이다.

Socket은 입력 스트림과 출력 스트림을 갖고 있으며 한 소켓의 입력 스트림은 상대편 소켓의 출력 스트림과 연결되고 출력 스트림은 상대편 소켓의 입력 스트림과 연결된다.

Socket과 ServerSocket 클래스

자바에서는 TCP 소켓 프로그래밍을 위해 Socket과 ServerSocket 클래스를 제공한다.

Socket : 프로세스간의 통신을 담당하며 InputStream과 OutputStream을 갖고있다. 이 스트림을 통해 프로세스간의 통신(입출력)이 이루어진다.

ServerSocket : 포트와 연결(bind)되어 외부의 연결 요청을 기다리다가 요청이 들어오면 Socket을 생성해서 소켓과 소켓간의 통신이 이루어지도록 한다. 한 포트에 하나의 ServerSocket만 연결할 수 있으나 프로토콜이 다르면 같은 포트를 공유할 수 있다.

Socket socket = new Socket("www.kocw.net", 80);
BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
PrintStream out = new PrintStream(socket.getOutputStream());

1) 서버 정보를 갖고 Socket을 생성한다. 접속할 웹 서버는 KOCW 사이트이고 웹 서버의 기본 포트는 80이다. 소켓을 생성하면 자동으로 서버에 연결요청을 한다.

서버와 연결되면 소켓의 입력 스트림을 얻어서(socket.getInputStream()) 서버가 전송한 데이터를 읽을 수 있다.

InputStreamReader는 바이트 기반 스트림을 문자 기반 스트림으로 연결해준다.

BufferedReader는 버퍼를 이용해서 입출력의 효율을 높일 수 있게 한다. BufferedReader의 readLine()을 사용하면 데이터를 라인 단위로 읽을 수 있다.

PrintStream은 데이터를 기반 스트림에 다양한 형태로 출력할 수 있는 print, println, printf와 같은 메소드를 오버로딩하여 제공한다.

out.println("GET / HTTP/1.1");

2) 서버에게 수행할 작업을 알려주는 요청 라인(request line)을 보낸다. 요청 형식(메소드)는 GET, 요청 자원은 웹 서버 루트 폴더의 기본 문서(/), 사용할 프로토콜은 HTTP, 버전은 1.1이다.

out.println("Host: www.kocw.net");
out.println("User-Agent: Mozilla/5.0 (Macintosh; Intel Mac OS X 10_9_0)"
				+ " AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko)"
				+ " Chrome/30.0.1599.101 Safari/537.36");

3) 웹 서버에 요청 헤더 정보를 보낸다. 접속하려는 웹 서버의 주소(Host)는 www.kocw.net, 요청자의 정보(User-Agent)는 크롬 브라우저라고 임의로 설정한다.

out.println();

4) 요청 메시지의 끝을 표시하기 위해 공백 라인을 보낸다.

String line = null;
while((line = in.readLine()) != null) {
	System.out.println(line);
}

5) 서버로부터 받은 데이터를 line 단위로 읽어서 출력한다.

실행 결과 :

HTTP 응답 형식대로 첫 라인은 응답 상태라인, 두 번째 라인부터 공백 라인까지는 응답 헤더, 공백 라인 다음에는 HTML로 된 본문 데이터가 온다. 이렇게 HTTP 규약에 맞추어 데이터를 보내고 받으면 HTTP 클라이언트나 서버를 만들 수 있다.

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