y^2 = b^2 * (1 - (x^2 / a^2))

LCD            NODEMCU
SDD/MISO        D6
LED            3.3V
SCK            D5
SDI/MOIS        D7
DC/RS          임의의핀
RESET          임의의핀
CS            임의의핀
GND            
VCC

스파인 메뉴의 Export(또는 단축키 Ctrl + E) 를 눌러 익스포트 창을 엽니다.

아래와 같은 창이 열립니다.

익스포트창의 왼쪽 상단의 JSON을 선택합니다.

Create atals에 체크합니다.

Create atals 체크박스옆의 셋팅 버튼을 눌러서 텍스쳐팩커 설정창을 엽니다.

설정창 오른쪽 아래에 Atalas extension이라 이름 붙여진 부분에 .atals.txt 라고 설정되어 있는지 확인합니다. 다르게 되어 있는경우 .atals.txt로 바꿔줍니다.

Ok버튼을 눌러서 텍스쳐 팩커 설정창을 닫습니다.

다시 익스포트창으로 돌아와 Output folder 폴더를 지정해줍니다.

익스포트를 눌러 리소스를 익스포트 합니다.

익스포트한 폴더로 이동하면 각기 확장자가 allas.txt, json, png 3개의 파일이 있습니다.

위에서 익스포트한 리소스를 유니티에서 사용하기전에 먼저 스파인 유니티 런타임 패키지를  유니티 프로젝트에 임포트 해야 합니다.

아래 링크에서 스파인 런타임 유니티용 패키지를 다운로드 하고 유니테 프로젝트에 임포트 해주세요.

https://esotericsoftware.com/files/runtimes/unity/spine-unity-3_7-2019-01-21.unitypackage

스파인에서 익스포트해서 나온 3개의 파일을 유니티 프러젝트 패널에 드래그 해서 임포트 합니다. 

관리를 위해서 유니티의 프로젝트 패널에서 캐릭터용 폴더를 따로 만들어서 넣어주세요.

스파인 유니티용 런타임 패키지를 설치 했다면 스파인이 자동으로 필요한 리소스들을 생성해줄겁니다.

xxx_SkeletonData 형태의 이름을 가진 애셋을 씬뷰 또는 하이어라키 패널에 드래그 하면 메뉴가 출력되는데 상단의 SkeletonAnimation을 눌러주면 씬에 임포트한 캐릭터를 배치할 수 있습니다.

크롬 : 개발자도구가 열린상태에서 새로고침을 꾹 누르면 나오는 메뉴에서 캐시비움 가능

오페라 : 도구 -> 설정 -> 고급설정 -> 검색 데이터 지우기 에서 삭제

파이어폭스 : Shift + 새로고침

유니티 까먹지 않기 위한 연습프로젝트 입니다.

1:1 pvp 입니다. 컴퓨터와 서로 공격을 주고 받으면서 이기는게 목표인 단순한 샘플예제입니다.

HTML5를 지원하는 브라우져에서 플레이 할 수 있습니다.

A,S,D,F키를 통해서 이동, 마우스 왼버튼이 공격입니다.

소스코드는 여기에서 다운로드 할 수 있습니다.(Git)

BeeJ's Guide to Network Programming. 

인터넷 소켓 활용(v.1.5.4, 17-May-1998) 

http://www.ecst.csuchico.edu/~beej/guide/net 번역 : 박성호(tempter@fourthline.com),1998/8/20 

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시작

소켓 프로그램이 어렵나요? 

그냥 맨페이지만 보고서는 알아내기가 좀 어럽나요? 

뭔가 있어보이는 인터넷 프로그램을 만들고 싶지만 bind()를 호출하고 connect()

를 호출하고 이런 저런 구조체를 뒤지고 할 시간이 없나요?

글쎄요, 제가 그 지겨운걸 다 해놓았고요, 여러분과 이 정보를 공유하고 싶군요. 

바로 찾아오셨습니다. 

이 문서가 바로 평균적인 C 프로그래머에게 네트워크 프로그램에 관련된 정보를 

드릴겁니다.

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대상

이 문서는 안내서이지 리퍼런스는 아닙니다. 

아마도 소켓 프로그래밍을 처음 시작하면서 어디서부터 해야 할지 모르는 

사람들에게 도움이 될겁니다. 

물론 어떤 의미에서도 이 글은 소켓 프로그래밍에 관한 완벽한 안내서는 아닐 

겁니다. 

단지 도저히 의미를 알 수 없던 맨페이지들을 조금씩 이해하게 되기만 바랄 

뿐입니다. 

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사용도구

대부분의 코드는 리눅스 PC에서 GNU의 gcc를 이용하여 컴파일 되었습니다. 

또한 HPUX에서 gcc를 이용해서 컴파일 된다는 것도 확인했습니다. 

그러나 모든 작은 코드들이 테스트 된것은 아니라는 것을 기억하시기 바랍니다.

(이하 존칭 생략)

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내용

소켓이란 무엇인가. 

두가지 종류의 소켓 

네트워크 이론과 저수준의 알수없는 것들 

struct s--이걸 모르면 외계인이 지구를 파괴할걸~~ 

순서 바꾸기 

IP주소 와 활용법 

socket()--파일 기술자를 잡아라 

bind()--나는 어떤 포트에 연결되었나? 

connect()--어이 거기! 

listen()--누가 전화좀 걸어주지 

accept()--포트3490에 전화걸어주셔서 감사합니다. 

send() and recv()--말좀 해봐! 

sendto() and recvfrom()--말좀해봐! 데이터그램방식 

close() and shutdown()--꺼지쇼! 

getpeername()--누구십니까? 

gethostname()--난 누구인가? 

DNS--"whitehouse.gov", - "198.137.240.100" 

클라이언트 서버의 배경 

간단한 스트림서버 

간단한 스트림클라이언트 

데이터그램 소켓 

블로킹 

select()--동기화된 중복입출력, 대단하군! 

참고사항 

주의사항 및 연락처 

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소켓이란 무엇인가.

소켓이란 단어는 많이 들었을 것이다. 

그리고 아마도 그 소켓이 정확히 무엇인가에 대하여 궁금해 하기도 했을 것이다. 

소켓은 정규 유닉스 파일 기술자를 이용하여 다른 프로그램과 정보를 교환하는 

방법을 의미한다.

뭐라고라?

좋다. 아마도 유닉스를 잘하는 사람들이 이렇게 얘기하는 것을 들어본 적이 

있을 것이다. "유닉스에서는 모든게 파일로 되어있군!" 실제로 그들이 얘기하는 

것은 모든 유닉스 프로그램들이 어떤 종류의 입출력을 하더라도 파일 기술자를 

통해서 하게 된다는 것이다. 

파일 기술자는 사실 열려진 파일을 의미하는 정수일 뿐이다. 

그러나 그 파일은 네트워크가 될수도 있고 FIFO, 파이프, 터미널, 실제 

디스크상의 파일이 될수도 있으며 그 밖의 무엇도 다 된다는 것이다. 

유닉스의 모든것은 파일이다! 따라서 당신이 인터넷을 통하여 멀리 떨어진 다른 

프로그램과 정보를 교환하기 위해서는 파일 기술자를 이용하면 된다는 것이다. 

믿으쇼~

"똑똑이 양반, 그 파일 기술자는 도대체 어떻게 만드는거요?" 라는게 당신의 

맘속에 지금 막 떠오른 질문일 것이다. 

여기에 대답이 있다. socket()을 호출하면 소켓 기술자를 얻게 되고 

send(), recv()등의 소켓에 관련된 함수를 호출하여 정보를 교환할 수 있다. 

(man send, man recv를 해봐도 됨)

"잠깐!" 이렇게 이의를 제기하겠지. 

"그 소켓 기술자가 파일 기술자라면 도대체 왜 read(),write()를 쓰면 

안되는거요?" 짧게 말하면 맞다. 

그러나 send(),recv()를 쓰는 것이 여러모로 네트워크를 통한 정보전달을 

제어하기에 도움이 된다는 것이다. 

다음은 뭔가? 소켓의 종류는? DARPA 인터넷 주소(인터넷 소켓), 

경로명과 지역노드(유닉스 소켓), CCITT X.25 주소(X.25 소켓, 그냥 무시해도 됨)

등이 있고 아마도 당신이 쓰는 유닉스에 따라서 더 많은 종류의 소켓들이 있을 

것이다. 이 문서는 첫번째 (인터넷 소켓) 하나만 설명할 것이다.

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두가지 종류의 소켓

인터넷 소켓에 두가지 종류가 있나? 그렇다. 음..사실은 거짓말이다. 

좀 더있긴 하지만 겁을 주고 싶지 않기 때문에 이것 두가지만 이야기 하는 것이다.

RAW 소켓이라는 매우 강력한 것도 있으며 한번 봐두는 것도 좋다. 

두가지 종류는 무엇인가? 하나는 스트림소켓 이고 다른 하나는 데이터그램 

소켓이다. 이후에는 SOCK_STREAM, SOCK_DGRAM으로 지칭될 것이다. 

데이터그램 소켓은 비연결 소켓이라고도 한다. 

(비록 그 소켓에서도 원한다면 connect()를 사용할 수도 있다. 

connect()절을 참조할것)

스트림 소켓은 양측을 신뢰성있게 연결해 주는 소켓이다. 

만약 두가지 아이템을 이 소켓을 통하여 보낸다면 그 순서는 정확히 

유지될 것이다. 에러까지 교정된다. 만일 에러가 생긴다면 당신 실수이고 

당신실수를 막는 방법은 여기서 설명하지 않을 것이다. 

스트림 소켓은 어디에 쓰이는가? 아마도 텔넷이라고 들어봤을 것이다. 

들어봤느뇨? 그게 이 소켓을 쓴다. 

입력한 모든 글자는 그 순서대로 전달이 되야 하는 경우이다. 

사실 WWW사이트의 포트 80에 텔넷으로 접속하여 "GET pagename" 을 입력하면 

HTML 화일의 내용이 우르르 나올 것이다. 

어떻게 스트림 소켓이 이정도의 정확한 전송 품질을 갖추게 되는가? 

이 소켓은 TCP를 이용하기 때문이다. 

(Transmission Control Protocol, RFC-793에 무척 자세하게 나와있다.) 

아마도 TCP 보다는 TCP/IP를 더 많이 들어봤을 것이다. 

앞부분은 바로 이 TCP이고 뒷부분의 IP는 인터넷 라우팅을 담당하는 프로토콜이다.

괜찮군~ 데이터그램 소켓은 어떤가? 왜 비연결이라고 하는지? 

내용에 무슨 관련이 있는지? 왜 신뢰도가 떨어지지? 

사실 이 소켓의 경우 당신이 데이터그램을 보낸다면 정확히 도착할 수도 있다. 

또는 패킷들의 순서가 바뀌어서 도착할 수도 있다. 그러나 만약 도착한다면 

그 내용은 사실 정확한 것이다. 

데이터그램 소켓 또한 라우팅에는 IP를 이용하지만 TCP는 이용하지 않는다. 

사실은 UDP(RFC-768)을 이용한다.

연결을 안하는가? 스트림 소켓에서처럼 열려있는 연결을 관리할 필요가 없는 

것이다. 그냥 데이터 패킷을 만들어서 목적지에 관련된 IP헤더를 붙여서 

발송하기만 하면 되는 것이다. 연결이 필요없다. 보통 tftp나 bootp 에 사용되는 

것이다. 

좋아! 그러면 데이터 패킷이 도착하지 않을지도 모르는 이런 걸 어떻게 실제 

프로그램에서 사용하지? 사실 프로그램들은 UDP위에 그 나름대로의 대책을 

갖추고 있는 것이다. 예를 들면 tftp같은 경우에는 하나의 패킷을 보낸 후에 

상대편이 잘 받았다는 응답 패킷이 올때까지 기다리는 것이다. 

만약 일정시간(예를 들면 5초)동안 응답이 없으면 못받은 것으로 간주하고 

다시 보내고, 다시 보내고 응답이 있으면 다음 패킷을 보내고 하게 되는것이다. 

이 잘받았다는 응답(ACK reply) 방식은 사실 SOCK_DGRAM을 사용할 경우 매우 

중요하다. 

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네트워크 이론과 저아래의 알수없는 것들

간단히 프로토콜의 레이어에 대해서 언급을 했지만(UDP위에 나름대로의 

대책 어쩌구) 이제는 실제로 네트워크가 어떻게 작동하는 지를 알아볼 때가 

되었고 실제로 SOCK_DGRAM이 어떻게 구성되는 지를 알아볼 필요가 있을 것같다. 

사실 이 절은 그냥 넘어가도 된다. 

 여러분~ 이제는 데이타 캡슐화에 대하여 배우겠어요~ 사실 이것은 매우 중요하다.

 얼마나 중요하냐면 우리 학교에서 네트워크 코스를 통과하려면 반드시 알아야 

하는 사항이기 때문이다. (흠..) 내용은 이렇다. 데이터 패킷이 만들어지면 먼저 

첫번째 프로토콜(tftp 프로토콜)에 필요한 머리말과 꼬리말이 붙는다. 

이렇게 한번 캡슐화된 내용은 다시 두번째 프로토콜(UDP)에 관련된 머리말과 

꼬리말이 다시 붙게 된다. 

그 다음에는 IP, 그 다음에는 마지막으로 하드웨어 적인 계층으로서 이더넷 

프로토콜로 캡슐화가 되는 것이다. 

다른 컴퓨터에서 이 패킷을 받게 되면 하드웨어가 이더넷 헤더를 풀고 커널에서 

IP와 UDP 헤더를 풀고 tftp 프로그램에서 tftp헤더를 풀고 하여 끝으로 원래의 

데이터를 얻게 되는 것이다. 

이제 드디어 악명높은 계층적 네트워크 모델(Layered Network Model)을 얘기할 

때가 된것 같다. 

이 모델은 다른 모델들에 비해서 네트워크의 시스템을 기술하는 측면에서 많은 

이점이 있다. 

예를 들면 소켓 프로그래밍을 하는 경우 더 낮은 계층에서 어떤 물리적인 

방식(시리얼인지 thin ethernet인지 또는 AUI방식인지)으로 전달되는 지에 대하여

 전혀 신경을 쓰지 않고도 작업이 가능해 질 수 있다는 것이다. 실제 네트워크 

장비나 토폴로지는 소켓 프로그래머에게는 전혀 관계없는 분야이다. 

더이상 떠들지 않고 다음 계층들을 일러 주는데 만일 네트워크 코스에서 시험을 

보게 될 경우라면 외우는 것이 좋을 것이다. 

Application 

Presentation 

Session 

Transport 

Network 

Data Link 

Physical 

물리적 계층(Physical layer)는 하드웨어(시리얼, 이더넷등) 이다. 

어플리케이션 계층은 상상할 수 있듯이 물리적 계층의 반대편 끝이다. 

이 계층을 통하여 사용자는 네트워크와 접촉하게 되는 것이다. 

사실 이 모델은 자동차 수리 설명서 처럼 실질적인 뭔가를 할 수 있기에는 

너무나 일반적인 얘기이다. 

유닉스의 경우를 들어 보다 실질적인 얘기를 해 본다면, 

Application Layer (telnet, ftp, etc.) 

Host-to-Host Transport Layer (TCP, UDP) 

Internet Layer (IP and routing) 

Network Access Layer (was Network, Data Link, and Physical) 

이러한 계층으로 살펴 본다면 아까의 데이터 캡슐화가 각각 어떤 계층에 속하는 

가를 알 수 있을 것이다. 

이렇게 많은 작업이 하나의 데이터 패킷을 만드는데 동원되는 것이다. 

이 내용을 당신이 데이터의 패킷 머리부분에 몽땅 타이핑 해 넣어야 한다는 

얘기다. (물론 농담이다.) 스트림 소켓의 경우 데이터를 내보내기 위해 해야 할 일은 오직 send()를 호출하는 것 뿐이다. 데이터 그램의 경우에는 원하는 방식으로 데이터를 한번 캡슐화하고 (tftp방식등) sendto()로 보내버리면 되는 것이다.커널이 전송계층과 인터넷 계층에 관련된 캡슐화를 하고 나머지는 하드웨어가 한다. 아~ 첨단 기술!!

이것으로 간단한 네트워크 이론은 끝이다. 참, 라우팅에 관해서 하고 싶던 얘기들을 하나도 안했다. 흠, 하나도 없다. 정말이지 라우팅에 관해서 하나도 얘기하지 않을 것이다. 라우터가 IP헤더를 벗겨내서 라우팅 테이블을 참조하여 어쩌구 저쩌구...만일 정말로 여기에 관심이 있다면 IP RFC를 참조할 것이며 만약 거기에 대해서 하나도 알지 못한다면! 생명에 지장은 없다.

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struct S

결국은 여기까지 왔군. 드디어 프로그래밍에 관한 얘기를 할 때이다. 이 절에서는 실제로 꽤나 이해하기 어려운 소켓 인터페이스에서 쓰이는 여러가지 데이터 타입에 대한 얘기를 할 예정이다. 

먼저 쉬운것. 소켓 기술자이다.소켓 기술자의 데이터 형은 

int

이다. 그냥 보통 int이다. (정수형)

뭔가 좀 이상하더라도 그냥 참고 읽기 바란다. 이것은 알아야 한다. 정수에는 두 바이트가 있는데 상위 바이트가 앞에 있거나 또는 하위 바이트가 앞에 있게 된다. 앞의 경우가 네트워크 바이트 순서이다. 어떤 호스트는 내부적으로 네트워크 바이트 순서로 정수를 저장하는 경우도 있으나 안그런 경우가 많다. 만일 NBO라고 언급된 정수가 있다면 함수를 이용하여 (htons()함수) 호스트 바이트 순서로 바꾸어야 한다. 만약 그런 언급이 없다면 그냥 내버려 둬도 된다. 

첫번째 구조체, struct sockaddr. 이 구조체는 여러가지 형태의 소켓 주소를 담게된다. 

    struct sockaddr {

        unsigned short    sa_family;    /* address family, AF_xxx       */

        char              sa_data[14];  /* 14 bytes of protocol address */

    };

sa_family 는 여러가지가 될 수 있는데, 이 문서에서는 그중에서 "AF_INET"인 경우만 다루게 된다. sa_data 는 목적지의 주소와 포트번호를 가지게 된다. 약간 비실용적이군.

sockaddr 구조체를 다루기 위해서는 다음과 같은 parallel structure를 만들어야 한다. ("in"은 인터넷을 의미한다.) 

    struct sockaddr_in {

        short int          sin_family;  /* Address family               */

        unsigned short int sin_port;    /* Port number                  */

        struct in_addr     sin_addr;    /* Internet address             */

        unsigned char      sin_zero[8]; /* Same size as struct sockaddr */

    };

이 구조체는 각각의 항을 참조하기가 좀더 쉬운 것 같다. 주의할 점은 sin_zero배열은 sockaddr 과 구조체의 크기를 맞추기 위해서 넣어진 것이므로 bzero()나 memset()함수를 이용하여 모두 0으로 채워져야 한다. 또한 꽤 중요한 점인데, 이 구조체는 sockaddr 의 포인터를 이용하여 참조될 수 있고 그 반대도 가능하다는 것이다. 따라서 socket()함수가 struct sockaddr * 를 원하더라도 struct sockaddr_in을 사용할 수 있고 바로 참조할 수도 있는 것이다. 또한 sin_family는 sa_family에 대응되는 것이며 물론 "AF_INET"로 지정되어야 하며 sin_port, sin_addr은 네트워크 바이트 순서로 되어야 하는 점이 중요한 것이다. 

그러나! 어떻게 struct in_addr sin_addr 전체가 NBO가 될 수 있는가? 이 질문은 살아남은 가장 뭣같은 유니온인 struct in_addr 에 대한 보다 신중한 검토가 필요할 것같다. 

    /* Internet address (a structure for historical reasons) */

    struct in_addr {

        unsigned long s_addr;

    };

음.. 이것은 유니온 "이었었"다. 그러나 그런 시절은 지나갔다. 시원하게 없어졌군! 따라서 만약 "ina"를 struct sockaddr_in형으로 정의해 놓았다면 ina.sin_addr.s_addr 로 NBO 상태의 4바이트 인터넷 어드레스를 정확하게 참조할 수 있을 것이다. 만약 사용하는 시스템이 struct in_addr에 그 끔찍한 유니온을 아직도 사용하고 있더라도 #defines S 덕분에 위에 한것과 마찬가지로 정확하게 참조할 수는 있을 것이다. 

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순서 바꾸기

이제 다음 절로 왔다. 네트워크와 호스트 바이트 순서에 대해서 말이 너무 많았고 이제는 실제 움직일 때라고 본다. 

좋다. 두가지 형태의 변환이 있는데 하나는 short(2 바이트)와 long(4바이트)의 경우이다. 이 함수들은 unsigned변수에서도 잘 작동된다. 이제 short변수를 호스트 바이트 순서에서 네트워크 바이트 순서로 변환하는 경우를 보자. 호스트의 h 로 시작해서 to 를 넣고 네트워크의 n 을 넣은 후 short의 s 를 넣는다. 그래서 htons()이다. (읽기는 호스트 투 네트워크 쇼트이다.)

너무 쉬운가?

사실 h,n,s,l 의 어떤 조합도 사용가능하다. (물론 너무 바보스러운 조합을 하지는 않겠지..예를 들어 stolh, 쇼트 투 롱 호스트?? 이런건 없다. 적어도 이 동네에서는없다.) 있는 것들은 다음과 같다. 

htons()--"Host to Network Short" 

htonl()--"Host to Network Long" 

ntohs()--"Network to Host Short" 

ntohl()--"Network to Host Long" 

아마도 이제 상당히 많이 알게된 것같이 생각들을 할 것이다. "char의 바이트 순서를 어떻게 바꾸지?(역자주: 이 질문은 아마 의미없는 질문으로 한 것 같은데 답도 없고 더이상의 언급이 없는 것으로 보아 빼고 싶은 부분이다.)" 또는 "염려마, 내가 쓰는 68000 기계는 이미 네트워크 바이트 순서로 정수를 저장하니까 변환할 필요는 없어 " 라고 생각할 수도 있을 것이다. 그러나 꼭 그렇지만은 않다. 그렇게 작성된 프로그램을 다른 기계에서 작동시킨다면 당연히 문제가 발생할 것이다. 여기는 유닉스 세계고 이기종간의 호환성은 매우 중요한 것이다. 반드시 네트워크에 데이터를 보내기 전에 네트워크 바이트 순서로 바꿔서 보낸다는 것을 기억할 지어다. 

끝으로 sin_addr, sin_port는 네트워크 바이트 순서로 기록하는데 왜 sin_family는 안 그러는가? 답은 간단하다. sin_addr과 sin_port는 캡슐화되어 네트워크로 전송되어야 하는 변수인 것이다. 따라서 당연히 NBO여야 한다. 그러나 sin_family는 시스템 내부에서 커널에 의해서만 사용되는 변수이며 네트워크로 전송되지 않는 것이므로 호스트 바이트 순서로 기록되어야 하는 것이다. 

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IP주소는 무엇이며 어떻게 다루는가?

다행스럽게도 IP주소를 산정해 주는 수많은 함수들이 있으며 따라서 4바이트의 long변수에 직접 계산해서 << 연산자를 이용해서 집어넣어야 하는 수고는 할 필요가 없다. 

먼저 struct sockaddr_IN ina가 정의되어 있고 132.241.5.10 이 IP 주소이며 이 값을 변수에 넣어야 한다고 가정해 보자. inet_addr()함수가 바로 이럴때 사용하는 것이다. 그 함수는 숫자와 점으로 구성된 IP주소를 unsigned long 변수에 집어 넣어 준다. 다음과 같이 하면 된다. 

ina.sin_addr.s_addr = inet_addr("132.241.5.10")

inet_addr()는 결과값으로 이미 NBO인 값을 돌려주며 굳이 htonl()을 또 사용할 필요는 없다는 점에 주의해야 한다. 멋지군!

그러나 위의 짤막한 코드는 그렇게 견실해 보이진 않는다. 왜냐하면 inet_addr()은 에러의 경우 -1을 돌려주게 되며 unsigned long에서 -1은 255.255.255.255를 의미한다. 이는 인터넷 브로드캐스트 어드레스가 된다. 나쁜 녀석. 항상 에러 처리를 확실히 하는것이 좋다. 

좋다. 이제 IP주소를 long에 넣는것은 알았는데 그 반대는 어떻게 할 것인가? 만약에 값이 들어있는 struct in_addr은 가지고 있는데 이를 숫자와 점으로 표시하려면? 이 경우는 inet_ntoa()를 쓰면 된다.(ntoa 는 네트워크 투 아스키이다.) 

    printf("%s",inet_ntoa(ina.sin_addr));

위의 코드는 IP주소를 프린트 해 줄것이다. 이 함수는 long 변수가 아니라 struct in_addr 를 변수로 받아 들인다는 점을 주의해야 한다. 또한 이 함수는 char 에 대한 포인터를 결과로 돌려 주는데 이는 함수내에 static 한 공간에 저장되며 따라서 매번 함수가 호출될 때마다 이 포인터가 가리키는 곳의 값은 변화한다는 것이다. 즉 예를 들면, 

    char *a1, *a2;

    .

    .

    a1 = inet_ntoa(ina1.sin_addr);  /* this is 198.92.129.1 */

    a2 = inet_ntoa(ina2.sin_addr);  /* this is 132.241.5.10 */

    printf("address 1: %s\n",a1);

    printf("address 2: %s\n",a2);

의 출력은 이렇게 나올 것이다. 

    address 1: 132.241.5.10

    address 2: 132.241.5.10

만약에 이 값을 저장해야 할 필요가 있다면 strcpy()를 이용하여 고유의 char 배열에 저장해야 할 것이다. 

이절에서 얘기할 것은 다 했다. 나중에 "whitehouse.gov" 문자열을 해당하는 IP주소로 바꾸는 법을 알려 줄것이다. (DNS절 참조)

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socket() ; 파일 기술자를 잡아라

안하면 맞을것 같아서 socket() 시스템 호출에 대해서 얘기해야만 할것같다. 이걸 잠깐 보자. 

    #include <sys/types.h> 

    #include <sys/socket.h> 

    int socket(int domain, int type, int protocol);

그런데 이 변수들은 또 뭔가? 첫째 domain 은 struct sockaddr_in 에서처럼 AF_INET 로 지정하면 된다. 다음 type 은 SOCK_STREAM이나 SOCK_DGRAM으로 지정하면 된다. 끝으로 protocol은 0으로 지정하면 된다. (언급하지 않았지만 더 많은 domain과 더 많은 type 이 있다는 것을 기억하라. socket() 맨페이지를 참고하고 또한 protocol 에 대해서 좀더 알려면 getprotobyname()을 참조하면 된다.)

socket()은 바로 나중에 사용할 소켓 기술자인 정수값을 돌려주며 에러시에는 -1을 돌려주게 된다. 전역변수인 errno에 에러값이 기록된다. (perror()의 맨페이지를 참조할것.)

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bind() ; 나는 어떤 포트에 연결되었나?

일단 소켓을 열게 되면 이 소켓을 현재 시스템의 포트에 연결시켜 주어야 한다. (이 작업은 보통 listen()함수를 이용해서 외부의 접속을 대기할 때 시행되며 일반적으로 머드게임 사이트들이 telnet *.*.*.* 6969 로 접속하라고 할때도 이 작업을 시행했다는 의미이다. ) 만약에 그저 다른 호스트에 연결하기만 할 예정이라면 그냥 connect()를 사용하여 연결만 하면 되고 이 작업은 필요가 없다. 

아래는 bind() 시스템 호출의 선언이다. 

    #include <sys/types.h> 

    #include <sys/socket.h> 

    int bind(int sockfd, struct sockaddr *my_addr, int addrlen);

sockfd는 socket()함수에서 얻은 소켓 기술자이며 my_addr은 IP 주소에 관한 정보(즉, IP 주소와 포트번호)를 담고 있는 struct sockaddr 에 대한 포인터 이고 addrlen은 그 구조체의 사이즈(sizeof(struct sockaddr))이다. 

휴~~ 한방에 받아들이기에는 좀 그렇군. 예를 보자. 

    #include <string.h> 

    #include <sys/types.h> 

    #include <sys/socket.h> 

    #define MYPORT 3490

    main()

    {

        int sockfd;

        struct sockaddr_in my_addr;

        sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); /* do some error checking! */

        my_addr.sin_family = AF_INET;     /* host byte order */

        my_addr.sin_port = htons(MYPORT); /* short, network byte order */

        my_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("132.241.5.10");

        bzero(&(my_addr.sin_zero), 8);    /* zero the rest of the struct */

        /* don't forget your error checking for bind(): */

        bind(sockfd, (struct sockaddr *)&my_addr, sizeof(struct sockaddr));

        .

        .

        .

몇가지 주의할 점은 my_addr.sin_port 는 my_addr.sin_addr.s_addr과 같이 NBO이다. 또한 헤더화일은 각각의 시스템마다 다를 수 있으므로 각자의 시스템의 맨 페이지를 참고해야 할 것이다. 

마지막으로 bind()와 관련해서 주소나 포트의 지정이 때에 따라서 자동화 될 수도 있다는 것을 언급해야 할 것같다. 

        my_addr.sin_port = 0; /* choose an unused port at random */

        my_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;  /* use my IP address */

my_addr.sin_port를 0으로 지정하면 자동으로 사용되지 않고 있는 포트 번호를 지정해 줄것이며 my_addr.sin_addr.s_addr를 INADDR_ANY로 지정할 경우 현재 작동되고 있는 자신의 IP주소를 자동으로 지정해 주게 된다. 

만약 여기서 약간만 주의를 기울였다면 INADDR_ANY를 지정할 때 NBO로 바꾸는 것을 빼먹은 것을 눈치챌 것이다. 나아쁜~~. 그러나 난 내부정보를 알고 있지롱. 사실은 INADDR_ANY는 0이다. 0은 순서를 바꾸어도 0인것이다. 그러나 순수이론적인 측면에서 INADDR_ANY가 그러니까 12정도인 세계가 존재한다면 이 코드는 작동 안할것이다. 그래서? 난 상관없다. 정 그렇다면, 

        my_addr.sin_port = htons(0); /* choose an unused port at random */

        my_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);  /* use my IP address */

이제는 믿기 어려울 정도로 이식가능한 코드가 되었다. 다만 지적하고 싶은 것은 작동하는 데에는 아무 문제가 없다는 점이다. 

bind()또한 에러가 났을때 -1을 돌려주며 errno에 에러의 코드가 남게 된다. 

bind()를 호출할 때 주의할점 : 절대 제한선 아래로 포트번호를 내리지 말라는 것이다. 1024 아래의 번호는 모두 예약되어 있다. 그 위로는 65535까지 원하는 대로 쓸 수가 있다. (다른 프로그램이 쓰고 있지 않은 경우에 한해서..)

또 하나의 작은 꼬리말 : bind() 를 호출하지 않아도 되는 경우가 있다. 만일 다른 호스트에 연결 (connect())하고자 하는 경우에는 자신의 포트에는 (텔넷의 경우처럼)전혀 신경 쓸 필요가 없다. 단지 connect()를 호출하기만 하면 알아서 bind가 되어 있는지를 체크해서 비어있는 포트에 bind를 해준다.

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connect() ; 어이~ 거기~

이제 잠깐만 마치 자신이 텔넷 프로그램인 것처럼 생각해 보기로 하자. 당신의 사용자는 명령하기를 (TRON영화에서처럼.. (역자: 난 그 영화 안 봤는데..)) 소켓 기술자를 얻어오라 했고 당신은 즉시 socket()를 호출했다. 다음에 사용자는 132.241.5.10 에 포트 23(정규 텔넷 포트번호)에 연결하라고 한다. 윽, 이젠 어떻게 하지?

다행스럽게도 당신(프로그램)은 connect()절(어떻게 연결하는가)를 심각하게 읽고 있으며 당신의 주인을 실망시키지 않으려고 미친듯이 읽어나가는 중이로다~~

connet()는 다음과 같이 선언한다. 

    #include <sys/types.h> 

    #include <sys/socket.h> 

    int connect(int sockfd, struct sockaddr *serv_addr, int addrlen);

sockfd는 이제는 친숙해진 소켓 기술자이며 serv_addr은 연결하고자 하는 목적지인 서버의 주소와 포트에 관한 정보를 담고 있는 struct sockaddr 이며 addrlen은 앞에서 이야기 한것과 같이 그 구조체의 크기이다. 

뭔가 좀 이해가 갈듯 하지 않은가? 예를 들어 보자. 

    #include <string.h> 

    #include <sys/types.h> 

    #include <sys/socket.h> 

    #define DEST_IP   "132.241.5.10"

    #define DEST_PORT 23

    main()

    {

        int sockfd;

        struct sockaddr_in dest_addr;   /* will hold the destination addr */

        sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); /* do some error checking! */

        dest_addr.sin_family = AF_INET;        /* host byte order */

        dest_addr.sin_port = htons(DEST_PORT); /* short, network byte order */

        dest_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr(DEST_IP);

        bzero(&(dest_addr.sin_zero), 8);       /* zero the rest of the struct */

        /* don't forget to error check the connect()! */

        connect(sockfd, (struct sockaddr *)&dest_addr, sizeof(struct sockaddr));

        .

        .

        .

다시 말하건데 connect()의 결과값을 한번 체크해 봐야 한다. 에러일 경우 -1을 돌려주고 errno를 세팅하기 때문이다.

또한 bind()를 호출하지 않은 것에 주의해야 한다. 기본적으로 여기서는 자신의 포트 번호에는 결코 관심이 없기 때문이다. 단지 어디로 가는가만이 중요하다. 커널이 알아서 로컬 포트를 선정해 줄 것이며 우리가 연결하고자 하는 곳에서는 자동으로 이 정보를 알게 될 것이다. 

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listen() ; 누가 전화좀 걸어주지~

이제 보조를 바꾸어서, 만약에 어디론가 연결하고자 하는 것이 아니라 외부로부터의 접속을 대기해서 접속이 올 경우 어떤 방식으로든지 간에 처리를 해 주어야 하는 경우라면 어찌 할 것인가. 이 작업은 두 단계로 이루어진다. 먼저 listen()을 해야 되고 그 다음에 accept()를 해야 된다는 것이다. 

listen()은 상당히 간단하지만 약간의 설명은 필요하다. 

    int listen(int sockfd, int backlog);

sockfd는 보통의 소켓 기술자이며 backlog는 접속대기 큐의 최대 연결 가능 숫자이다. 그건 또 뭔 얘기인가? 외부로부터의 연결은 이 대기 큐에서 accept()가 호출될 때까지 기다려야 한다는 것이며 숫자는 바로 얼마나 많은 접속이 이 큐에 쌓여질 수 있는가 하는 것이다. 대부분의 시스템은 이 숫자를 조용하게 20정도에서 제한하고 있으며 보통은 5에서 10 사이로 지정하게 된다. 

또 다시 listen()도 에러의 경우 -1을 돌려주며 errno를 세팅한다.

아마 상상할 수 있듯이 listen()보다 앞서서 bind()를 호출해야 하며 만약에 bind()가 되지 않으면 우리는 랜덤하게 지정된 포트에서 외부의 접속을 기다려야 한다. (포트를 모르고서 누가 접속할 수 있겠는가? 우엑~~) 따라서 외부의 접속을 기다리는 경우라면 다음 순서대로 작업이 진행되어야 하는 것이다. 

    socket();

    bind();

    listen();

    /* accept() goes here */

위의 것만으로도 이해가 갈만하다고 보고 예제에 대신하겠다. (accept()절에 보다 괜찮은 코드가 준비되어 있다.) 이 모든 sha-bang(역자: 이 뭐꼬?)중에서 가장 헷갈리는 부분은 accept()를 부르는 부분이다.

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accept() ; 포트 3490에 전화걸어주셔서 감사합니다.

준비! accept()를 호출하는 것은 뭔가 좀 수상하긴 하다. 과연 뭐가 벌어지는가? 저 멀리 떨어진 곳에서 누군가가 connect()를 호출하여 당신이 listen()을 호출하고 기다리는 포트에 접속을 시도한다. 그들의 연결은 바로 accept()가 호출되기 까지 큐에서 바로 당신이 accept()를 호출하여 그 연결을 지속하라고 명령할 때까지 대기하게 된다. 그러면 이 함수는 오로지 이 연결을 위한 완전히 신제품 소켓 파일 기술자를 돌려주게 된다. 갑자기 당신은 하나값으로 두개의 소켓 기술자를 갖게 되는 것이다. 원래의 것은 아직도 그 포트에서 연결을 listen()하고 있다. 또 하나는 새롭게 창조되어 드디어 send()와 recv()를 할 준비가 되도록 하는 것이다. 

드디어 여기까지 왔다! 감격~~

선언은 아래와 같다. 

     #include <sys/socket.h> 

     int accept(int sockfd, void *addr, int *addrlen);

sockfd는 listen()하고 있는 소켓의 기술자이다. 뻔하지 뭐.. addr은 로컬 struct sockaddr_in의 포인터이다. 여기에 들어온 접속에 관한 정보가 담겨지게 되고 이를 이용해서 어느 호스트에서 어느 포트를 이용해서 접속이 들어왔는지를 알 수 있게 된다. addrlen은 로컬 정수 변수이며 이 정수에는 struct sockaddr_in의 크기가 미리 지정되어 있어야 한다. 이 숫자보다 더 많은 바이트의 정보가 들어오면 accept()는 받아 들이지 않을 것이며 적데 들어온다면 addrlen의 값을 줄여 줄 것이다. 

accept() 는 에러가 났을 경우에 어떻게 한다고? -1을 돌려주고 errno 를 세팅한다. 

아까 맨치로 한방에 받아들이기에는 좀 그러니까 예제를 열심히 읽어 보자. 

    #include <string.h> 

    #include <sys/types.h> 

    #include <sys/socket.h> 

    #define MYPORT 3490    /* the port users will be connecting to */

    #define BACKLOG 10     /* how many pending connections queue will hold */

    main()

    {

        int sockfd, new_fd;  /* listen on sock_fd, new connection on new_fd */

        struct sockaddr_in my_addr;    /* my address information */

        struct sockaddr_in their_addr; /* connector's address information */

        int sin_size;

        sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0); /* do some error checking! */

        my_addr.sin_family = AF_INET;         /* host byte order */

        my_addr.sin_port = htons(MYPORT);     /* short, network byte order */

        my_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; /* auto-fill with my IP */

        bzero(&(my_addr.sin_zero), 8);        /* zero the rest of the struct */

        /* don't forget your error checking for these calls: */

        bind(sockfd, (struct sockaddr *)&my_addr, sizeof(struct sockaddr));

        listen(sockfd, BACKLOG);

        sin_size = sizeof(struct sockaddr_in);

        new_fd = accept(sockfd, &their_addr, &sin_size);

        .

        .

        .

이제 new_fd를 이용해서 send()와 recv()를 이용할 수 있다는 것이다. 만약 원한다면 더이상의 연결을 받아들이지 않고 하나의 연결만 이용하기 위해서 close()를 이용하여 원래의 sockfd를 막아 버릴 수도 있다. 

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send(), recv() ; 말좀해봐~

이 두 함수는 스트림 소켓이나 연결된 데이터그램 소켓위에서 정보를 주고 받을때 사용하는 것들이다. 만약 보통의 비연결 데이터그램 소켓을 사용한다면 sendto()와 recvfrom()절을 참조하도록 한다. 

send() 호출의 선언은 아래와 같다. 

    int send(int sockfd, const void *msg, int len, int flags);

sockfd는 socket()를 통해서 얻었거나 accept()를 통해서 새로 구한, 데이터를 보낼 소켓의 기술자이며, msg는 보낼 데이터를 가리키는 포인터, len은 보낼 데이터의 바이트 수 이며 flags 는 그냥 0으로 해야 한다. (플래그에 관한 보다 자세한 내용은 send()의 맨 페이지를 참조할것.)

약간의 예제가 다음과 같다. 

    char *msg = "Beej was here!";

    int len, bytes_sent;

    .

    .

    len = strlen(msg);

    bytes_sent = send(sockfd, msg, len, 0);

    .

    .

    .

send()는 결과값으로 보내진 모든 바이트 수를 돌려주는데 이것은 보내라고 한 숫자보다 작을 수도 있다. 가끔은 보내고자 하는 데이터의 크기가 미처 감당하지 못할 만한 숫자인 경우도 있으며 이 경우 send()는 자기가 감당할 수 있는 숫자만큼만 보내고 나머지는 잘라 버린후 당신이 그 나머지를 다시 보내 줄 것으로 기대하는 것이다. 만약에 보내라고 한 데이터의 크기보다 작은 숫자가 결과값으로 돌아 왔다면 그 나머지 데이터를 보내는 것은 전적으로 당신의 책임인 것이다. 그나마 희소식은 데이터의 사이즈가 작다면 (1k 이내라면) 아마도 한번에 모두 보낼 수 있을 것이다. 또한 에러의 경우 -1을 돌려주며 errno를 세팅한다. 

recv()의 경우도 상당히 유사하다. 

    int recv(int sockfd, void *buf, int len, unsigned int flags);

sockfd는 읽어올 소켓의 기술자이며 buf는 정보를 담을 버퍼이다. len은 버퍼의 최대 크기이고 flags는 0으로 세팅해야 한다. (자세한 flags의 정보는 recv() 맨 페이지를 참조할것.)

recv()는 실제 읽어들인 바이트 숫자를 돌려주며 에러의 경우는 -1, errno를 세팅한다.

쉬웠을까? 쉬웠지.. 이제 당신은 스트림 소켓을 이용해서 데이터를 보내고 받을 수 있게 되었다. 우와~ 유닉스 네트워크 프로그래머네~~

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sendto(), recvfrom() ; 말좀해봐~ 데이터 그램 방식

괜찮은걸, 이라고 말하고 있는줄로 생각하겠다. 그런데 데이터그램에 관한 나머지는 어딨지? 노프라블레모~ 아미고~(역자: 터미네이터2가 생각나는군~~) 이제 할 것이다.

데이터그램 소켓은 연결을 할 필요가 없다면 데이터를 보내기 전에 주어야 할 나머지 정보는 어떻게 주어야 하는가? 맞다. 목적지의 주소를 알려주어야 한다. 여기에 예제가 있다. 

    int sendto(int sockfd, const void *msg, int len, unsigned int flags,

               const struct sockaddr *to, int tolen);

보다시피 이 함수는 두가지 부가정보가 더 들어간 것 이외에는 기본적으로 send()와 동일하다. to 는 struct sockaddr의 포인터이며(아마도 struct sockaddr_in) 여기에는 목적지의 주소와 포트번호가 담겨 있어야 할 것이다. tolen은 그 구조체의 크기인 것이다. 

send()와 마찬가지로 sendto()도 보내어진 데이터의 바이트수를 결과로 돌려주며(실제 보내라고 준 데이터의 크기보다 작을지도 모르는), 에러의 경우 -1을 돌려준다.

비슷하게 recvfrom()도 아래와 같다. 

    int recvfrom(int sockfd, void *buf, int len, unsigned int flags

                 struct sockaddr *from, int *fromlen);

역시 이것도 두가지 변수가 더 주어지게 된다. from은 데이터를 보내는 장비의 주소와 포트를 담고 있는 struct sockaddr 이며 fromlen은 로컬 정수변수로서 구조체의 크기가 세팅되어 있어야 한다. 함수가 호출된 뒤에는 fromlen에는 실제 from의 크기가 수록되게 된다.

recvfrom()은 실제 받은 데이터의 바이트수를 돌려주며 에러의 경우는 -1, errno를 세팅하게 된다.

만약 connect()를 이용하여 데이터그램 소켓을 연결한 후의 상황이라면 간단히 send(), recv() 를 사용해도 상관 없으며 소켓 인터페이스는 자동으로 목적지와 소스에 관한 정보를 함수에 추가해서 작동되게 될 것이다. 

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close(), shutdown() ; 꺼지쇼.

휴~~ 하루종일 데이터를 보내고 받았더니..이제는 소켓을 닫을 때가 된 것이다. 이건 쉽다. 정규 파일 기술자에 관한 close()를 사용하면 되는 것이다. 

    close(sockfd);

이것으로 더이상의 입출력은 불가능 해지며 누구든지 원격지에서 이 소켓에 읽고 쓰려고 하는 자는 에러를 받게 될 것이다. 

약간 더 세밀한 제어를 위해서는 shutdown()을 사용하면 된다. 이것을 이용하면 특정방향으로의 통신만을 끊을 수도 있게 된다. 

    int shutdown(int sockfd, int how);

sockfd는 소켓 기술자이며 how는 다음과 같다. 

0 - 더이상의 수신 금지 

1 - 더이상의 송신 금지 

2 - 더이상의 송수신 금지(close()와 같은 경우) 

shutdown() 은 에러의 경우 -1을 돌려주며 errno를 세팅한다.

황송하옵게도 연결도 되지않은 데이터그램 소켓에 shutdown()을 사용한다면 단지 send(), recv()를 사용하지 못하게만 만들 것이다. connect()를 사용한 경우에만 이렇게 사용할 수 있다는 것을 기억해야 한다. (역자: 그렇다면 sendto, recvfrom은 사용이 된다는 얘기인가??테스트가 필요할듯.)

암것도 아니군.

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getpeername() ; 누구십니까?

이 함수는 되게 쉽다. 

너무 쉬워서 절을 따로 만들 필요가 없지않나 고민했지만 여기 있는걸 보니까..

getpeername()은 상대편 쪽 스트림 소켓에 누가 연결되어 있는가를 알려준다. 

    #include <sys/socket.h> 

    int getpeername(int sockfd, struct sockaddr *addr, int *addrlen);

sockfd는 연결된 스트림 소켓의 기술자이며 addr은 상대편의 정보를 담게 될 struct sockaddr(또는 struct sockaddr_in)의 포인터 이며 addrlen은 정수를 가리키는 포인터로서 구조체의 크기가 지정되어 있어야 한다. 

에러의 경우는 -1을 돌려주고 errno를 세팅한다. (외우겠군.)

일단 주소를 알게되면 inet_ntoa()나 gethostbyaddr()을 이용하여 좀더 많은 정보를 알아낼 수 있게 되지만 상대편의 login name을 알게되는 것은 아니다. (만일 상대편에 ident 데몬이 돌고 있다면 알아낼 방법이 없는 것은 아니지만 이 내용은 이 글의 취지를 벗어나는 내용이므로 RFC-1413을 참조하라고 말하고 싶다.)

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gethostname() ; 난 누구인가?

getpeername()보다 더 쉬운 것이 이 함수이다. 결과로 프로그램이 돌고 있는 컴퓨터의 이름을 알려준다. 이름은 gethostbyname()을 이용하여 로컬 장비의 IP주소를 알아내는데 사용될 수도 있다. 

뭐가 더 재미있는가? 몇가지 생각해 볼 수 있는데 이 문서에는 적절하지 않은 내용이다(역자: 과연 뭘까..되게 궁금하네..). 어쨌거나, 

    #include <unistd.h>

    int gethostname(char *hostname, size_t size);

hostname은 문자열의 포인터이며 함수가 돌려주는 값을 담게 될 변수이다. size는 그 문자열의 크기이다.

성공적이면 0을, 에러의 경우 -1을 리턴하고 errno를 세팅한다.

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DNS ; whitehouse.gov - 198.137.240.100

모르는 사람을 위하여 DNS는 Domain Name Service 라는 것을 먼저 얘기 하겠다. 간결하게 얘기한다면 DNS에다가 사람이 읽을수 있는 주소를 말해주면 DNS는 bind,connect,sendto,어쨌거나 IP주소가 필요한 것들에서 사용할 수 있는 IP주소를 돌려준다. 즉 누군가가 이렇게 입력했다면 

    $ telnet whitehouse.gov

telnet 은 connect()에 사용하기 위해서 198.137.240.100이라는 IP주소를 찾아내게 된다. 그런데 어떻게 그렇게 하는 것인가? gethostbyname()을 사용하면 된다. 

    #include <netdb.h> 

    struct hostent *gethostbyname(const char *name);

보다시피 결과로 struct hostent의 포인터가 돌아온다. 그 구조는 아래와 같다. 

    struct hostent {

        char    *h_name;

        char    **h_aliases;

        int     h_addrtype;

        int     h_length;

        char    **h_addr_list;

    };

    #define h_addr h_addr_list[0]

각 필드에 대한 설명은 다음과 같다. 

h_name - 호스트의 공식적인 이름 

h_aliases - 호스트의 별명으로서 NULL 로 끝맺음된다. 

h_addrtype - 주소의 종류, 보통 AF_INET 

h_length - 주소의 바이트 수 

h_addr_list - 0으로 끝나는 네트워크 주소들, NBO로 되어 있다. 

h_addr - h_addr_list속의 첫번째 주소 

gethostbyname()은 위의 구조체의 포인터를 돌려주게 되며 에러의 경우 NULL을 돌려준다. errno는 세팅되지 않고 h_errno가 세팅이 된다. (아래의 herror()참조)

그런데 이걸 어떻게 사용하는가? 보통 컴퓨터 매뉴얼들 처럼 독자앞에 정보를 마구 쌓아놓은 것만으로는 부족한 법이다. 이 함수는 사실 보기보다는 쓰기가 쉬운 편이다. 

예제를 보자. 

    #include <stdio.h> 

    #include <stdlib.h> 

    #include <errno.h> 

    #include <netdb.h> 

    #include <sys/types.h>

    #include <netinet/in.h> 

    int main(int argc, char *argv[])

    {

        struct hostent *h;

        if (argc != 2) {  /* error check the command line */

            fprintf(stderr,"usage: getip address\n");

            exit(1);

        }

        if ((h=gethostbyname(argv[1])) == NULL) {  /* get the host info */

            herror("gethostbyname");

            exit(1);

        }

        printf("Host name  : %s\n", h->h_name);

        printf("IP Address : %s\n",inet_ntoa(*((struct in_addr *)h->h_addr)));

        return 0;

    }

gethostbyname()에서는 errno가 세팅되지 않는 까닭으로 perror()를 사용할 수 없고 herror()을 사용해야 한다. 

간단히 호스트의 이름을 담고 있는 스트링을 gethostbyname()함수에 넣어 줌으로써 바로 struct hostent 를 얻게 되는 것이다. 

남아있는 한가지 수상한 점은 위의 방법으로 어떻게 주소를 숫자와 점으로 출력할 것인가 하는 문제이다. h->h_addr 은 문자 포인터( char *) 인데 inet_ntoa()는 변수로서 struct in_addr 을 원하기 때문이다. 따라서 h->h_addr 을 struct in_addr * 으로 형변환을 하고 결과값을 얻기 위해 다시 역참조 하면 된다는 것이다.

클라이언트-서버의 배경

요즘은 클라이언트-서버가 판치는 세상이죠~~ 

네트워크에 관한 모든 것은 서버 프로세스를 요청하는 클라이언트 프로세스로서 

다루어진다. 

텔넷을 이용하여 23번 포트에 접속하는 (클라이언트)것은 

서버프로그램(telnetd)을 작동시키게 되는 것이며 이 서버 프로그램은 들어오는 

각종 신호를 받아들여서 당신의 텔넷 접속을 위하여 로그인 프롬프트를 주게 

되는 것이다. 등등..

 그림2. 클라이언트-서버간의 관계 

클라이언트와 서버간의 정보 교환의 모델이 그림에 잘 나와있다. 

주목할점은 클라이언트와 서버간에는 SOCK_STREAM이든, SOCK_DGRAM이든지간에 

같은 것으로만 된다면 의사소통이 된다는 것이다. 

좋은 예들은 telnet-telnetd, ftp-ftpd, 또는 bootp-bootpd 등이다. 

ftp를 쓴다면 반드시 상대편에 ftpd가 돌고 있다는 것이다. 

보통 호스트에는 하나의 서버 프로그램이 돌고 있게 된다. 그리고 그 서버는 

fork()를 이용하여 다중의 클라이언트를 받게 되는 것이다. 

기본적인 루틴의 구조는 다음과 같다. 서버는 접속을 대기하다가 accept()를 

호출하게 되며 그 때 fork()를 이용하여 자식 프로세스를 만들어내어 그 접속을 

처리하게 된다. 이것이 바로 다음에 소개될 예제 서버 프로그램의 구조이다. 

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간단한 스트림 서버

이 서버가 하는 일은 오직 스트림 접속을 하게 되는 모든 클라이언트에게 

"Hello, World!\n"을 출력해 주는 것이다. 이 서버를 테스트하기 위해서는 

하나의 윈도우에서 이 서버를 실행시켜 놓고 다른 윈도우에서 텔넷 접속을 

시도해 보는 것이다. 

    $ telnet remotehostname 3490

hostname 은 서버 프로그램이 작동된 호스트의 이름이다. 

서버 프로그램 코드 

    #include <stdio.h> 

    #include <stdlib.h> 

    #include <errno.h> 

    #include <string.h> 

    #include <sys/types.h> 

    #include <netinet/in.h> 

    #include <sys/socket.h> 

    #include <sys/wait.h> 

    #define MYPORT 3490    /* the port users will be connecting to */

    #define BACKLOG 10   /* how many pending connections queue will hold */

    main()

    {

        int sockfd, new_fd;  /* listen on sock_fd, new connection on new_fd */

        struct sockaddr_in my_addr;    /* my address information */

        struct sockaddr_in their_addr; /* connector's address information */

        int sin_size;

        if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1) {

            perror("socket");

            exit(1);

        }

        my_addr.sin_family = AF_INET;         /* host byte order */

        my_addr.sin_port = htons(MYPORT);     /* short, network byte order */

        my_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; /* auto-fill with my IP */

        bzero(&(my_addr.sin_zero), 8);        /* zero the rest of the struct */

        if (bind(sockfd, (struct sockaddr *)&my_addr, sizeof(struct sockaddr)) \

                                                                      == -1) {

            perror("bind");

            exit(1);

        }

        if (listen(sockfd, BACKLOG) == -1) {

            perror("listen");

            exit(1);

        }

        while(1) {  /* main accept() loop */

            sin_size = sizeof(struct sockaddr_in);

            if ((new_fd = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&their_addr, \

                                                          &sin_size)) == -1) {

                perror("accept");

                continue;

            }

            printf("server: got connection from %s\n", \

                                               inet_ntoa(their_addr.sin_addr));

            if (!fork()) { /* this is the child process */

                if (send(new_fd, "Hello, world!\n", 14, 0) == -1)

                    perror("send");

                close(new_fd);

                exit(0);

            }

            close(new_fd);  /* parent doesn't need this */

            while(waitpid(-1,NULL,WNOHANG) > 0); /* clean up child processes */

        }

    }

이 코드는 문법상의 단순함을 위하여 하나의 커다란(내 생각에) main()에 모든 

것이 들어가 있다. 만약에 이것을 잘게 잘라서 작은 여러개의 함수로 구성을 

하는것이 좋다고 생각된다면 그래도 된다.

다음의 클라이언트 코드를 이용한다면 이 서버로부터 문자열을 받아 낼수도 있다.

--------------------------------------------------------------------------------

간단한 스트림 클라이언트

이녀석은 서버보다 더 쉬운 코드이다. 

이 프로그램이 하는 일은 명령행에서 지정된 주소에 3490번 포트에 접속하여 

서버가 보내는 문자열을 받는 것 뿐이다. 

    #include <stdio.h> 

    #include <stdlib.h> 

    #include <errno.h> 

    #include <string.h> 

    #include <netdb.h> 

    #include <sys/types.h> 

    #include <netinet/in.h> 

    #include <sys/socket.h> 

    #define PORT 3490    /* the port client will be connecting to */

    #define MAXDATASIZE 100 /* max number of bytes we can get at once */

    int main(int argc, char *argv[])

    {

        int sockfd, numbytes;  

        char buf[MAXDATASIZE];

        struct hostent *he;

        struct sockaddr_in their_addr; /* connector's address information */

        if (argc != 2) {

            fprintf(stderr,"usage: client hostname\n");

            exit(1);

        }

        if ((he=gethostbyname(argv[1])) == NULL) {  /* get the host info */

            herror("gethostbyname");

            exit(1);

        }

        if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)) == -1) {

            perror("socket");

            exit(1);

        }

        their_addr.sin_family = AF_INET;      /* host byte order */

        their_addr.sin_port = htons(PORT);    /* short, network byte order */

        their_addr.sin_addr = *((struct in_addr *)he->h_addr);

        bzero(&(their_addr.sin_zero), 8);     /* zero the rest of the struct */

        if (connect(sockfd, (struct sockaddr *)&their_addr, \

                                              sizeof(struct sockaddr)) == -1) {

            perror("connect");

            exit(1);

        }

        if ((numbytes=recv(sockfd, buf, MAXDATASIZE, 0)) == -1) {

            perror("recv");

            exit(1);

        }

        buf[numbytes] = '\0';

        printf("Received: %s",buf);

        close(sockfd);

        return 0;

    }

이 클라이언트를 작동하기에 앞서서 서버를 작동시켜놓지 않았다면 

connect()함수는 "Connection refused"를 돌려주게 될것이다. 쓸만하군!

--------------------------------------------------------------------------------

데이터그램 소켓

이에 관해서는 그다지 얘기할 것이 많지 않다. 따라서 그냥 두개의 프로그램을 

보여 주겠다. 

listener는 호스트에 앉아서 4950포트에 들어오는 데이터 패킷을 기다린다. 

talker는 지정된 호스트의 그 포트로 뭐든지 간에 사용자가 입력한 데이터를 

보낸다. 

listener.c 

    #include <stdio.h> 

    #include <stdlib.h> 

    #include <errno.h> 

    #include <string.h> 

    #include <sys/types.h> 

    #include <netinet/in.h> 

    #include <sys/socket.h> 

    #include <sys/wait.h> 

    #define MYPORT 4950    /* the port users will be connecting to */

    #define MAXBUFLEN 100

    main()

    {

        int sockfd;

        struct sockaddr_in my_addr;    /* my address information */

        struct sockaddr_in their_addr; /* connector's address information */

        int addr_len, numbytes;

        char buf[MAXBUFLEN];

        if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0)) == -1) {

            perror("socket");

            exit(1);

        }

        my_addr.sin_family = AF_INET;         /* host byte order */

        my_addr.sin_port = htons(MYPORT);     /* short, network byte order */

        my_addr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY; /* auto-fill with my IP */

        bzero(&(my_addr.sin_zero), 8);        /* zero the rest of the struct */

        if (bind(sockfd, (struct sockaddr *)&my_addr, sizeof(struct sockaddr)) \

                                                                       == -1) {

            perror("bind");

            exit(1);

        }

        addr_len = sizeof(struct sockaddr);

        if ((numbytes=recvfrom(sockfd, buf, MAXBUFLEN, 0, \

                           (struct sockaddr *)&their_addr, &addr_len)) == -1) {

            perror("recvfrom");

            exit(1);

        }

        printf("got packet from %s\n",inet_ntoa(their_addr.sin_addr));

        printf("packet is %d bytes long\n",numbytes);

        buf[numbytes] = '\0';

        printf("packet contains \"%s\"\n",buf);

        close(sockfd);

    }

결국 socket()를 호출할 때 SOCK_DGRAM을 사용하게 된것을 주의하고, 

listen()이나 accept()를 사용하지 않은것도 주의해 봐야 한다. 

이 코드가 바로 비연결 데이터그램 소켓의 자랑스러운 사용예인 것이다. 

talker.c 

    #include <stdio.h> 

    #include <stdlib.h> 

    #include <errno.h> 

    #include <string.h> 

    #include <sys/types.h> 

    #include <netinet/in.h> 

    #include <netdb.h> 

    #include <sys/socket.h> 

    #include <sys/wait.h> 

    #define MYPORT 4950    /* the port users will be connecting to */

    int main(int argc, char *argv[])

    {

        int sockfd;

        struct sockaddr_in their_addr; /* connector's address information */

        struct hostent *he;

        int numbytes;

        if (argc != 3) {

            fprintf(stderr,"usage: talker hostname message\n");

            exit(1);

        }

        if ((he=gethostbyname(argv[1])) == NULL) {  /* get the host info */

            herror("gethostbyname");

            exit(1);

        }

        if ((sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0)) == -1) {

            perror("socket");

            exit(1);

        }

        their_addr.sin_family = AF_INET;      /* host byte order */

        their_addr.sin_port = htons(MYPORT);  /* short, network byte order */

        their_addr.sin_addr = *((struct in_addr *)he->h_addr);

        bzero(&(their_addr.sin_zero), 8);     /* zero the rest of the struct */

        if ((numbytes=sendto(sockfd, argv[2], strlen(argv[2]), 0, \

             (struct sockaddr *)&their_addr, sizeof(struct sockaddr))) == -1) {

            perror("sendto");

            exit(1);

        }

        printf("sent %d bytes to %s\n",numbytes,inet_ntoa(their_addr.sin_addr));

        close(sockfd);

        return 0;

    }

이것이 다다. listener를 한 호스트에서 실행 시키고 다른 곳에서 talker를 

실행시킨다. 핵가족시대에 어울리는 가족용 오락이 될수도...

앞에서도 얘기했었지만 한가지 작은 내용을 더 말해야 할것 같다. 

만약 talker에서 connect()를 호출해서 연결을 했다면 그 다음부터는 sendto(), 

recvfrom()이 아니라 그냥 send().recv()를 사용해도 된다는 것이다. 

전달되어야 하는 호스트의 주소는 connect()에 지정된 주소가 사용되게 된다. 

--------------------------------------------------------------------------------

블로킹

블로킹. 아마 들어봤겠지. 그런데 도대체 그게 뭘까? 사실 "잠들다"의 

기술용어에 불과한 것이다. 

아마도 listener를 실행시키면서 눈치를 챘겠지만 그 프로그램은 그저 앉아서 

데이터 패킷이 올때까지 기다리는 것이다. 잠자면서.. recvfrom()을 호출했는데 

데이터가 들어온 것이 없다면? 바로 뭔가 데이터가 들어올 때까지 블로킹이 되는 

것이다(그냥 거기서 자고 있는 것이다.). 

많은 함수들이 블로킹이 된다. accept()는 블록이 된다. recv*()종류들이 모두 

블록이 된다. 그들이 이렇게 할 수 있는 이유는 그렇게 할 수 있도록 허락을 

받았기 때문이다. 처음에 socket()으로 소켓이 만들어질때 커널이 블록 가능하도록

 세팅을 했기 때문이다. 만일 블록할수 없도록 세팅하려면 fcntl()을 사용한다.

    #include <unistd.h> 

    #include <fcntl.h> 

    .

    .

    sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

    fcntl(sockfd, F_SETFL, O_NONBLOCK);

    .

    .

소켓을 블록할수 없도록 세팅함으로써 정보를 추출하는 데에 효과적으로 

socket을 이용할 수 있다. 만일 데이터가 접수되지 않은 소켓에서 데이터를 

읽으려고 시도한다면 -1을 결과로 돌려주고 errno를 EWOULDBLOCK 으로 세팅하게 

된다. 

일반적으로는 이런 식으로 정보를 뽑아 내는 것은 별로 좋은 방식은 아니다. 

만일 들어오는 데이터를 감시하기 위하여 이런 방식으로 바쁘게 데이터를 찾는 

루틴을 만든다면 이는 CPU 시간을 소모하게 되는 것이다. 구식이다. 보다 멋진 

방법은 다음절에 나오는 select()를 사용하여 데이터를 기다리는 식이다. 

--------------------------------------------------------------------------------

select() ; 동기화된 중복 입출력. 대단하군!

이건 뭔가 좀 이상한 함수이다. 그러나 상당히 유용하므로 잘 읽어보기 바란다. 

다음 상황을 가정해 보자. 지금 서버를 돌리고 있으며 이미 연결된 소켓에서 

데이터가 들어오는 것을 기다리고 있다고 하자. 

문제없지, 그냥 accept()하고 recv()몇개면 될텐데.. 서둘지 말지어다, 

친구. 만일 accept()에서 블로킹이 된다면? 동시에 어떻게 recv()를 쓸 것인가? 

블로킹 못하게 세팅한다고? CPU시간을 낭비하지 말라니까. 그러면 어떻게?

더이상 떠들지 말고 다음을 보여주겠다. 

       #include <sys/time.h> 

       #include <sys/types.h> 

       #include <unistd.h> 

       int select(int numfds, fd_set *readfds, fd_set *writefds,

                  fd_set *exceptfds, struct timeval *timeout);

이 함수는 화일 기술자의 "집합", 특별히 readfds,writefds,exceptfds등을 

관리한다. 만일 일반적인 입력이나 소켓 기술자로부터 읽어 들일수 있는가를 

확인하려면 단지 화일 기술자 0과 sockfd를 readfds에 더해주기만 하면 된다. 

numfds는 가장 높은 파일 기술자에다가 1을 더해서 지정해야 하며 이번 예제에서

는 정규 입력의 0보다 확실히 크게 하기 위해서 sockfd+1 을 지정해야 한다. 

select()의 결과값이 나올때 readfs는 선택한 파일 기술자 중에 어떤 것이 읽기 

가능한가를 반영할 수 있도록 수정되며 FD_ISSET() 매크로를 이용하여 체크할 수 

있다. 

너무 멀리 나가기 전에 이 "집합"들을 어떻게 관리하는 가에 대해서 얘기를 해야 

할것 같다. 각각의 "집합"은 fd_set형이며 다음의 매크로들로 이를 제어할 수 

있다. 

FD_ZERO(fd_set *set) - 파일기술자 집합을 소거한다. 

FD_SET(int fd, fd_set *set) - fd 를 set에 더해준다. 

FD_CLR(int fd, fd_set *set) - fd 를 set에서 빼준다. 

FD_ISSET(int fd, fd_set *set) - fd가 set안에 있는지 확인한다. 

끝으로 이 수상한 struct timeval은 또 무엇인가? 아마도 누군가가 어떤 데이터를

 보내는 것을 무한정 기다리기를 원치는 않을 것이다. 특정시간마다 아무일도 안 

벌어지더라도 "현재 진행중..."이라는 메시지를 터미널에 출력시키기라도 원할 

것이다. 이 구조체는 그 시간간격을 정의하기 위해서 사용되는 것이다. 이 

시간이 초과되고 그 때까지 select()가 아무런 변화를 감지하지 못한 경우라면 

결과를 돌려주고 다음 작업을 진행 할수 있도록 해준다. 

struct timeval의 구조는 다음과 같다. 

    struct timeval {

        int tv_sec;     /* seconds */

        int tv_usec;    /* microseconds */

    };

기다릴 시간의 초를 지정하려면 그냥 tv_sec에 지정하면 된다. 

tv_usec에는 마이크로 초를 지정한다. 밀리초가 아니고 마이크로초이다. 

마이크로초는 백만분의 일초이다. 그런데 왜 usec인가? u는 그리스 문자의 

Mu를 닮았고 이는 마이크로를 의미하는데 사용된다. 함수가 끝날때 timeout에 

남은 시간이 기록될수도 있으며 이 내용은 유닉스마다 다르기는 하다.

와우~ 마이크로 초 단위의 타이머를 가지게 되었군! 만일 timeval에 필드들을 

0으로 채우면 select()는 즉시 결과를 돌려주며 현재 set들의 내용을 즉시 

알려주게 된다. timeout을 NULL로 세팅하면 결코 끝나지 않고 계속 파일 

기술자가 준비되는 것을 기다리게 되며 끝으로 특정한 set에 변화에 관심이 

없다면 그 항목을 NULL로 지정하면 된다.

다음은 정규 입력에 무언가 나타날때까지 2.5초를 기다리는 코드이다. 

       #include <sys/time.h> 

       #include <sys/types.h> 

       #include <unistd.h> 

       #define STDIN 0  /* file descriptor for standard input */

       main()

       {

           struct timeval tv;

           fd_set readfds;

           tv.tv_sec = 2;

           tv.tv_usec = 500000;

           FD_ZERO(&readfds);

           FD_SET(STDIN, &readfds);

           /* don't care about writefds and exceptfds: */

           select(STDIN+1, &readfds, NULL, NULL, &tv);

           if (FD_ISSET(STDIN, &readfds))

               printf("A key was pressed!\n");

           else

               printf("Timed out.\n");

       }

만일 한줄씩 버퍼링하는 터미널이라면 엔터키를 치지 않는 이상은 그냥 

타임아웃에 걸릴것이다.

이제 아마도 이 훌륭한 방법을 데이터그램 소켓에서 데이터를 기다리는 데에 

사용할수 있으리라고 생각할 것이다. 맞다. 그럴 수도 있다. 어떤 유닉스에서는 

이 방법이 되지만 안되는 것도 있다. 하고자 하는 내용에 대해서는 아마도 

맨페이지를 참조해야 할 것이다. 

select()에 관한 마지막 얘기는 listen()이 된 소켓이 있다면 이 방법을 

이용하여 소켓 기술자를 readfds에 첨가하는 방식으로 새로운 연결이 있었는가를 

확인할 수도 있다는 것이다. 

이것이 select()에 대한 짧은 검토였다. 

참고사항

여기까지 와서는 아마 좀더 새로운 다른 것은 없는가 할것이다. 

또 어디서 다른 무언가를 더 찾을수 있는가를 알고자 할것이다. 

초보자라면 다음의 맨페이지를 참고하는 것도 좋다. 

socket() 

bind() 

connect() 

listen() 

accept() 

send() 

recv() 

sendto() 

recvfrom() 

close() 

shutdown() 

getpeername() 

getsockname() 

gethostbyname() 

gethostbyaddr() 

getprotobyname() 

fcntl() 

select() 

perror() 

다음 책들도 도움이 될것이다. books: 

Internetworking with TCP/IP, volumes I-III

by Douglas E. Comer and David L. Stevens.

Published by Prentice Hall. 

Second edition ISBNs: 0-13-468505-9, 0-13-472242-6, 0-13-474222-2.

There is a third edition of this set which covers IPv6 and IP over ATM.

Using C on the UNIX System

by David A. Curry. 

Published by O'Reilly & Associates, Inc. 

ISBN 0-937175-23-4.

TCP/IP Network Administration

by Craig Hunt. 

Published by O'Reilly & Associates, Inc. 

ISBN 0-937175-82-X.

TCP/IP Illustrated, volumes 1-3

by W. Richard Stevens and Gary R. Wright. 

Published by Addison Wesley. 

ISBNs: 0-201-63346-9, 0-201-63354-X, 0-201-63495-3.

Unix Network Programming

by W. Richard Stevens. 

Published by Prentice Hall. 

ISBN 0-13-949876-1.

웹상에는 다음과 같은 것들이 있을것이다. 

BSD Sockets: A Quick And Dirty Primer (http://www.cs.umn.edu/~bentlema/unix/--has other great Unix system programming info, too!)

Client-Server Computing (http://pandonia.canberra.edu.au/ClientServer/socket.html) 

Intro to TCP/IP (gopher) (gopher://gopher-chem.ucdavis.edu/11/Index/Internet_aw/Intro_the_Internet/intro.to.ip/) 

Internet Protocol Frequently Asked Questions (France) (http://web.cnam.fr/Network/TCP-IP/) 

The Unix Socket FAQ (http://www.ibrado.com/sock-faq/) 

끔찍하지만..RFC도 봐야 하겠다. 

RFC-768 -- The User Datagram Protocol (UDP) (ftp://nic.ddn.mil/rfc/rfc768.txt) 

RFC-791 -- The Internet Protocol (IP) (ftp://nic.ddn.mil/rfc/rfc791.txt) 

RFC-793 -- The Transmission Control Protocol (TCP) (ftp://nic.ddn.mil/rfc/rfc793.txt) 

RFC-854 -- The Telnet Protocol (ftp://nic.ddn.mil/rfc/rfc854.txt) 

RFC-951 -- The Bootstrap Protocol (BOOTP) (ftp://nic.ddn.mil/rfc/rfc951.txt) 

RFC-1350 -- The Trivial File Transfer Protocol (TFTP) (ftp://nic.ddn.mil/rfc/rfc1350.txt) 

--------------------------------------------------------------------------------

주의사항 및 연락처

이상이 전부이며 문서상에서 크게 틀린 곳이 없기만을 바랄 뿐이다. 

하지만 실수는 항상 있는 법이다. 

만약 실수가 있다면 부정확한 정보를 주어 헷갈리게 만듯것에 대하여 사과하지만 

사실상 나한테 책임을 물을수는 없다. 이 얘기는 법적인 경고이며 사실상 이 모든

 글들이 몽땅 거짓말 일수도 있는 것이다. 

그래도 설마 그렇지는 않을 것이다. 사실 난 이 모든것들 때문에 상당히 많은 

시간을 소모했고 윈도우용 TCP/IP네트워크 유틸리티(예를 들어 텔넷등)을 

방학숙제로 했었다. 난 소켓의 신이 아니라 그냥 보통 사람일 뿐이다. 

그건 그렇고 생산적인 (혹은 파괴적이라도) 비평이 있는 분은 

beej@ecst.csuchico.edu 앞으로 메일을 주기 바란다. 참고하여 고쳐나가도록 

노력을 해 보겠다. 

왜 이 일을 했는가 궁금하다면, 돈벌려고 했다. 하하~ 사실은 아니고 많은 

사람들이 소켓에 관련된 질문을 해 대는 바람에 그들에게 이 내용을 웹에 

올리려고 생각중이라고 말했더니 "바로 그거야~"라고들 해서 썼다. 

아무리 고생해서 얻은 정보라도 만일 다른 사람과 공유하지 않는다면 쓰레기일 

뿐이라고 생각한다. WWW는 바로 적당한 수단이 된 것 뿐이다. 다른 사람도 이런 

정보의 제공이 가능하다면 이렇게 해주길 바란다. 

끝났다. 프로그램이나 짜러가자. ;-)

번역한 사람의 말: 우연히 이 글을 발견하게 되어 번역을 하고 보니 나름대로 

가치가 있어 보여서 홈페이지에 올려 놓았습니다. 번역상의 실수가 있었다면 

사과드리며 지적해 주신다면 고쳐 나가겠습니다. 좋은 프로그램을 만드는데에 이 

글이 작으나마 도움이 되길 바랍니다. 

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Copyright ⓒ 1995, 1996 by Brian "Beej" Hall. 

This guide may be reprinted in any medium provided that its content is not 

altered, it is presented in its entirety, and this copyright notice remains 

intact. Contact beej@ecst.csuchico.edu for more information. 

좋은 내용의 글을작성하고 한글판 번역을 허락해준 원작자에게 감사하며 

번역자로서의 모든권리는 읽어주신 분들께 드리겠습니다. 번역상의 실수나 

생산적인 지적은 tempter@fourthline.com 으로 보내주시면 되겠습니다. 

감사합니다.

십년전 공부할때 참고한자료입니다. 제가 쓴글이 아닙니다.

IOCP를 사용한 머그게임 서버만들기

1.  프로토콜이란?

프로토콜이란 한 컴퓨터와 다른 컴퓨터가 통신하는 방식을 정의한 것이다. 즉, 원거리에 있는 두 사람이 서로 교신을 할 때, 빨간 깃발을 들으면 누군가 공격해온다는 의미이고, 파란색 깃발을 들면 비가 온다는 의미라고 정하는 것 이것이 프로토콜이다.

일반적으로 머그게임 또는 대부분의 인터넷을 경유하는 통신에서 프로토콜을 만들 때 TCP/IP 기반에서 프로토콜을 작성한다고 한다. 이는 TCP/IP의 프로토콜을 사용하여 자신만의 프로토콜을 만드는 것을 의미한다. 어쨌든 프로토콜에 대한 자세한 내용은 다른 서적을 참조하기 바란다. 여기서, 중요한 것은 네트워크를 통해서 컴퓨터끼리 통신을 하기 위해서는 프로토콜을 정의 해야 한다는 것만 알면 충분하다.

어떤 의미를 가진 것을 이제부터 패킷이라고 부르자. 즉 하나의 프로토콜을 여러 개의 패킷으로 이루어졌다. 누군가 공격을 해 올 때는 빨간 깃발을 들어라. 여기서 빨간 깃발이 패킷이 되는 것이다.

이제 머그게임에서 나올만한 상황 중에 하나인 이동에 대한 패킷을 만들어보자. 이동 패킷이 어떤 정보를 가지고 있을 것인가는 프로그래머의 마음이다. 필자는 이 패킷이 어떤 패킷인지에 대한 정보( Command )와 이동위치(X, Y)의 정보를 가지는 패킷을 만들도록 하겠다.

BYTE[4]             Command

BYTE[4]             X 좌표

BYTE[4]             Y 좌표

위와 같이 이동 패킷이 만들어졌다. 각각의 정보가 4바이트로 이루어진 12바이트의 패킷이 만들어졌다. 이와 같이 머그게임의 서버와 클라이언트가 서로 전달해야 할 모든 메시지에 대해 패킷을 만드는 것이 프로토콜 작성이다.

한가지 더 알아야 하는 것은 네트워크에서는 실제로 자신이 원하는 만큼 쓰고 원하는 만큼 읽을 수 없다는 것이다.

send( socket, packet, size, 0 );

recv( socket, packet, size, 0 );

다음과 같은 두 코드를 보고 프로그래머는 항상 packet버퍼에 있는 내용을 size만큼 쓰고 읽을 수 있다고 생각하면 안 된다. 이는 네트워크 상에서 발생하는 여러 가지 문제에 의해서 얼마를 읽고 쓸 수 있는지 결정이 된다.( 자세한 내용은 관련서적 참조 ) 따라서, 프로그래머는 항상 원하는 만큼의 데이터를 읽고 썼는지에 대해 확인을 해야 한다. 어떻게 원하는 만큼의 데이터를 읽고 쓸 수 있는지는 뒤에서 설명하겠다.

위와 같은 이유 때문에 우리가 만드는 패킷에는 길이에 대한 정보가 추가 되어야 한다. 즉, 위에서 만든 이동 패킷은 다음과 같이 변경되어야 한다.

BYTE[2]             패킷의 길이

BYTE[4]             Command

BYTE[4]             X 좌표

BYTE[4]             Y 좌표

2바이트의 패킷 길이가 추가 되었다. 필자는 패킷이 아무리 길어도 65535바이트를 넘지 않을 것이라고 생각해서 패킷의 길이를 2바이트로 나타내었다. 그러나 자신은 4바이트 또는 1바이트로 만들겠다고 한다면 그렇게 해도 상관없다.

이제 다음에서는 위와 같이 만든 패킷들을 어떻게 쓰고 읽는 지에 대해서 알아보도록 하겠다.

2.  패킷 쓰기와 읽기

먼저, 패킷을 쓰는 것에 대해서 알아보도록 하자. 사실 쓰는 것에 대해서는 별로 걱정할 것이 없다.

send( socket, packet, size, 0 );

위와 같이 우리가 아는 방식대로 쓰기만 하면 된다. 단 “IOCP사용하기”나 “IOCP로 채팅만들기”에서 말했던 것과 같이 중첩입출력의 경우 packet의 내용은 작업이 끝나기 전에는 변경되면 안 된다는 사실만 기억하기 바란다.

패킷을 읽는 것은 쓰는 것과는 다르게 약간의 처리를 해주어야 하는데 이는 1장에서 패킷에 패킷 길이를 추가한 이유이기도 하다.

표 1 프로그램세계 12월호 특집기사중 (TCP/IP기반의 멀티플레이어 온라인 게임제작 관련화일에서 발취) ( 이에 대한 설명은 프로그램세계 12월호에 있을거라고 생각합니다. 이해 안되시면 질문 주세요 )

위의 소스는 하나의 패킷을 정확히 읽을 수 있는 가장 좋은 방법이라고 생각하는 소스이다. 우리가 만들 머그 서버에서도 위와 같은 알고리즘으로 패킷을 읽어 오도록 하겠다.

3.  이 모든 것을 종합하여 머그게임 서버를 작성하자.

먼저 우리가 머그게임 서버를 만들기 위해서 필요한 것들을 생각해보도록 하자.

l  ICOP 핸들

“IOCP채팅서버만들기” 참조

l  확장 OVERLAPPED구조체 또는 클래스

“IOCP채팅서버만들기” 참조

l  클라이언트 정보를 저장할 공간

“ICOP채팅서버만들기”에서는 클라이언트의 소켓만을 저장했지만, 패킷 읽기를 구현해야 하기 때문에 많은 정보가 필요하다.

Class CClient

{

public:

             enum { PACKET_BODY, PACKET_LENGTH };

             enum { PACKET_BUFFER = 512 };

             SOCKET m_Socket;

             int m_nPI;

             int m_nRI;

             short m_nPacketLen;

};

Ccleint g_ClientC[MAX_CLIENT];

지금은 서버를 구성하는 것이 중심이므로 클래스를 다음과 같이 만들지만, 위와 같이 GetXXX(), SetXXX()로 만들어지는 클래스는 프로그래머가 잘못 클래스를 작성했다고 생각하면 틀림없다.

4.   채팅서버 프로그램을 확장하자

위에 소스에서 ProcessPacket() 함수는 표1의 소스 출처 프로그램에서 Packet()이라는 함수를 그대로 사용하시면 됩니다. 이 강좌는 전체 머그게임 서버를 구성하는 것이 아니라. IOCP를 사용하여 네트워크에서 패킷을 읽어 드리는 방법에 대해 초점을 잡았으므로 나머지는 표1의 출처자료를 참조하세요. 저보다 훨씬 설명이 잘되어있으니까요. 그럼, 모두들 열심히 프로그래밍 하시고요. 화이링~~~~

IOCP 사용 방법

IOCP의 목적

IOCP는 프로그램이 어떤 핸들( 파일, 소켓 등 )에 대해 I/O 작업을 할 때, 블록 되지 않게 함으로써 프로그램의 대기 시간을 줄일 수 있는 방법이다.

블록이 되면 생기는 문제 제시하면서, 타당성 제공.

IOCP의 사용하기 위한 절차.

마치 IOCP에게 작업을 해줘라고 신청하고 신청한 작업이 끝나면 이런 작업을 누군가 하라고 했는데 그 작업이 지금 완료 되었다고 알려주는 것과 같은 절차를 가진다.

1.     IOCP 핸들을 생성한다.

2.     핸들과 키의 쌍으로 IOCP핸들에 등록을 한다.

3.     핸들에 I/O 작업을 한다.( I/O작업을 신청한다는 의미가 더 어울릴 것 같다. )

4.     어떤 핸들에 대한 I/O작업이 완료되면 IOCP가 프로그램에게 알려준다.

5.     완료된 작업에 대해 해야 할 일을 한다.

1.   IOCP 핸들을 생성한다.

I/O작업을 대신 해줄 IOCP 핸들을 생성해야 한다.

다음은 IOCP 핸들을 생성하기 위한 함수의 원형이다. 뒤에 보겠지만, 핸들과 키의 쌍을 IOCP 핸들에 등록하는 것도 이 함수를 사용한다.

HANDLE CreateIoCompletionPort (
  HANDLE FileHandle,              // handle to file
  HANDLE ExistingCompletionPort,  // handle to I/O completion port
  ULONG_PTR CompletionKey,        // completion key
  DWORD NumberOfConcurrentThreads // number of threads to execute concurrently);

인자를 보면, hFile은 IOCP에 등록하는 I/O 핸들( 소켓, 파일 등 )이다. 이렇게 함으로써 IOCP는 hFile에서 일어나는 I/O를 감시하면서 작업이 끝났을 때, 알려줄 수 있게 되는 것 이다. 다음의 hExistingPort는 새로운 포트를 생성하려면 NULL, 기존에 있는 IOCP에 연결을 하려면 CreateIoCompletionPort()함수가 이전에 반환했던 IOCP 핸들을 넘겨준다. 세 번째 CompletionKey는 위에서 말했던 키를 나타낸다. 나중에 핸들에서의 작업이 끝나면 IOCP는 어떤 핸들에서의 작업인지 알려줄 때 핸들 값 자체를 넘겨주는 것이 아니라, 이 키 값을 알려준다. 따라서, 여러 개의 핸들을 등록했다면, 등록할 때 이 키 값을 고유하게 해주므로써 각각을 구분할 수 있도록 한다. 마지막 NumberOfConcurrentThreads는 IOCP가 입출력 작업을 할 때 얼마나 많은 쓰레드를 사용하여 작업을 할 지 설정하는 것으로 특별히 정확하게 얼마나 설정해야 할 지 모를 때는 0의 값으로 설정하면 가장 최적화된 방법으로 스레드를 생성하여 사용한다. 생성이 성공하면 IOCP핸들을 반환하고 실패 하면 NULL값을 반환한다.

Tip dwCompletionKey값은 여러 가지로 사용할 수 있다. 타입이 DWORD이므로 어떤 형식의 포인터로 사용하는 것도 가능하고 정수로써도 사용할 수 있다.

HANDLE hIOCP;

hIOCP = ::CreateIoCompletionPort( INVALID_HANDLE_VALUE, NULL, NULL, NULL );

그저 생성하는 것이므로 다음과 같이 생성을 한다.

2.   핸들과 키의 쌍으로 IOCP핸들에 등록을 한다.

위에서 설명한 CreateIoCompletionPort함수를 사용하여 핸들과 키를 등록할 수 있다.

HANDLE hFileHandle;       //IOCP에 등록하고 싶은 핸들.

m_hIOCP = ::CreateIoCompletionPort(

hFileHandle,

hIOCP,

dwCompkey,

NumberOfCurrentThread );

이와 같이 hFileHandle-dwCompkey 쌍으로 등록하면 나중에 I/O출력함수를 hFileHandle을 인자로 호출을 하면 I/O가 끝나면 IOCP가 dwCompkey값을 주면서 I/O작업이 끝났다고 알려준다. 그러므로 dwCompkey값을 어떤 값으로 사용하냐에 따라 프로그램을 작성하는 방법이 많이 달라질 수 있다.

IOCP의 기법은 어떤 핸들( 파일, 소켓 등등 )과 특정 값을 일치 시켜서 나중에 작업을 알수 있도록 하는 것이다.

사용자는 어떤 핸들에 대한 작업이 완료 되었을 때, 어떤 값을 알려달라고 시스템에 알려준다.

그리고, 핸들에 I/O작업을 실시한다. 다른 작업을 하는 도중 핸들에 I/O작업이 완료 되었으면 시스템은 프로그램에게 처음에 등록했던 값을 알려준다.

3.   핸들에 I/O 작업을 한다.

윈도우에서는 소켓이나 파일 핸들이나 같이 사용되기 때문에 아무 I/O함수나 사용하여 I/O작업을 신청한다.

단 여기서 중요한 것은 IOCP는 중첩된(Overlapped) I/O 방식을 사용한다는 것이다. 따라서, WSARecv()/WSASend(), ReadFile()/WriteFile()을 사용할 것을 권장한다.

OVERLAPPED *pPacket = new OVERLAPPED;

if( FALSE == ReadFile( (HANDLE)hFileHandle,

szBuffer,

MAX_BUFFER,

NULL,

pPacket ) )

{

if( GetLastError() != ERROR_IO_PENDING )

{

printf("ReadFile() failed with error %d\n", GetLastError());

return 0;

}

}

위와 같이 프로그램을 작성하여 입출력을 등록한다. 보통 우리가 알고 있는 것과 차이가 있다면 OVERLAPPED 구조체를 생성하여 인자로 넘겨준다는 것이다. 이 구조체에 대한 자세한 정보는 전문서적을 참조하기 바란다. 하지만 이 구조체의 가장 큰 역할은 나중에 IOCP가 작업이 완료되었다고 알려줄 때, 읽기 작업을 끝냈는지 쓰기 작업을 끝냈는지 또는 10개의 작업을 하라고 했는데 도대체 어떤 작업을 끝냈는지 알려 줄 방법이 없으므로 이 구조체를 사용하여 작업을 신청하기 전에 나중에 끝났을 때 알아볼 수 있도록 흔적을 남기기 위한 것이다. ( 원래는 더 많은 의미를 담고 있지만, 잘 사용 안 하니까… ) 따라서, OVERLAPPED 구조체를 상속하여 흔적에 사용할 정보를 담을 수 있도록 만들어서 사용한다.

4.   어떤 핸들에 대한 I/O작업이 완료되면 IOCP가 프로그램에게 알려준다.

IOCP가 작업의 완료를 알려주는 것을 받는 방법은 여러 가지가 있으나 여기서는 GetQueuedCompletionStatus() 함수를 사용하는 법을 알아보도록 한다.

BOOL GetQueuedCompletionStatus(

HANDLE CompletionPort,       // handle to completion port

LPDWORD lpNumberOfBytes,     // bytes transferred

PULONG_PTR lpCompletionKey,  // file completion key

LPOVERLAPPED *lpOverlapped,  // buffer

DWORD dwMilliseconds         // optional timeout value

);

첫 번째 CompletionPort는 이전에 생성했던 IOCP 핸들이고, lpNumberOfBytes I/O작업에서 읽거나 쓴 바이트의 수를 반환해 준다. 세 번째 인자는 핸들을 IOCP에 등록할 때 키로 등록했던 값을 반환해준다. 이 값을 가지고 어떤 핸들로 부터의 작업이 완료가 되었는지 알수 있다. 네 번째 인자는 작업을 등록할 때, 어떤 작업인지 흔적으로 남겼던 OVERLAPPED 구조체를 반환해 준다. 이 구조체에 남겨진 정보를 가지고 어떤 작업이 끝난건지 알 수 있도록 수동으로 만들어야 한다. 여섯 번째 인자는 IOCP로부터 오는 완료 메시지를 얼마나 대기 하고 있을 것인지 설정하는 값이다.

if( FALSE == GetQueuedCompletionStatus(

hIOCP,

&dwBytesTransferred,

&dwCompKey,

(LPOVERLAPPED *)&pOverlap,

INFINITE ) )

{

if( pOverlap != NULL )

{

if( 64 != GetLastError() )

{

printf( "Error Thread : GetQueueCompletionStatus( %d )\n", GetLastError() );

return 0;

}

}

}

위와 같이 사용한다. 주의 해야 할 것은 GetQueuedCompletionStatus함수가 반환하는 값이 FALSE라고 해서 에러가 아니라 pOverlap이 NULL이고 FALSE를 발생했던 에러의 값이 64가 아닐 때만 진짜로 에러가 발생한 것이라는 것이다.

5.   완료된 작업에 대해 해야 할 일을 한다.

위에 GetQueuedCompletionStatus함수에서 전달 받은 값들을 가지고 3번 과정에서 I/O작업을 신청할 때, I/O작업이 끝나면 하려고 했던 작업을 하면된다.

if( dwBytesTransferred == 0 )

{

printf("Closing socket %d\n", g_CClients[dwCompKey].GetSocket() );

if( SOCKET_ERROR == closesocket( g_CClients[dwCompKey].GetSocket() ) )

{

if(GetLastError() == 10038)

continue;

else

{

printf("closesocket() failed with error %d\n", WSAGetLastError());

return 0;

}

}

continue;

}

//recv  

if( /* pOverlap에 읽기 작업이라는 흔적이 있다면 */ )

{

             // 또 하나 중요한 것은 3번에서 신청한 I/O작업에 사용한 버퍼의 포인터를

             // 여기서 알고있어야 한다는 것이다.

Printf( “%s\n”, szBuffer );

}

else if( /* pOverlap에 쓰기 작업이라는 흔적이 있다면 */ )

{

             printf( “쓰기가 완료되었네요…\n” );

}

else

{

             // 남겼던 흔적이 없거나 에러가 발생한것임.

}

위의 GetQueuedCompletionStatus함수에서 반환해준 dwBytesTransferred의 값이 0이란 의미는 해당 핸들이 끊어졌다는 것이다. ( 소켓의 경우 ) 따라서, 핸들을 닫아 주면 된다. 그 다음에는 아까 전에 말했던 OVERLAPPED구조체에 3번에서 I/O작업 신청할 때 남겼던 흔적에 따라서 나머지를 처리해 주면 된다.

IOCP를 사용할 때 주의 할 점

IOCP 기법을 사용할 때의 주의 할 점은 I/O작업에 사용할 버퍼가 I/O작업을 신청한 시점부터 IOCP로부터 완료했다는 메시지를 받기 전까지 변경이 되면 안 된다는 것이다. 따라서, I/O 작업에 사용하는 버퍼는 전역 변수이거나 동적으로 할당된 메모리 공간이어야 한다. 특히 WSASend()나 WriteFile() 작업을 할 때, 함수를 호출하는 시점에 사용했던 공간을 함수이 끝나자 마자 지워버리거나( 지역 변수 ), 다른 값으로 변경하게 되면, 나중에 IOCP가 시간이 생겨서 이 작업을 할 때, 엉뚱한 공간을 참조하거나, 원래 쓰려고 했던 데이터가 아닌 다른 데이터를 쓰게 되므로 조심해야 한다.

OVERLAPPED구조체도 마찬가지다. 작업이 끝나기 전에 지워지면 안 된다. 

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           16비트 컬러의 이펙트 필터 소개와 그 알고리즘

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                                                           전석환 (INGRAM)

요즘 16비트 게임이 러쉬합니다. 16비트의 구조적/운용적 난점에도 불구하고 많은

개발사들이 16비트를 선택하는데는 나름대로 이유가 있습니다. 그 어쩔 수 없는

이유중에 하나인 "16비트 모드만이 누릴수 있는 이펙트-Alpha Blend, 광원효과-"

에 대해 완벽 분석을 해보겠습니다.

아래에 부연되는 모든 연산작업은 각각 RGB별 배열로 작성하여 구현되므로 속도상

에 커다란 영향을 주지 않습니다. 참고로 하나의 효과를 구현 하기에 소요되는 배

열의 크기는 배열1[32][32], 배열2[64][64]로 long 형 선언시 20 K byte입니다.

약간의 소스도 준비되어 있으니 개념을 이해하시기 어렵지 않을겁니다.

1. Color Dodge

    응용분야 : 빛 계열(전격계 포함)의 효과 및 마법에 가장 적합한 효과입니다.

    알고리즘 : 표현되는 결과물(Dodge)을 위해 필요한 자재를 바탕색(BG)과 덧색

               (SPR)으로 나누었을때 RGB별 공통되는 연산식은 ...

                        Dodge=(BG*MAXDAC)/(MAXDAC-SPR)

               입니다. 이는 바탕색의 DAC가 높으면 높을수록 Dodge 본연의 색상

               이 나와주는 것이며 또한 반대로 바탕색이 어두우면 어두울수록 D

               odge 효과가 약해진다는 것을 살펴볼 수 있습니다. 또한 Dodge 로

               강렬한 표현을 하려면 배경과 마찬가지로 SPR 의 전체적인 밝기가

               높아야만 원래 추구하는 이미지를 전달하게 됩니다.

               주의할점은 Dodge 의 표현상 원래 SPR의 섬세한 이미지 전달을 불

               가능하다는 것입니다. ( SPR 이미지의 심한 왜곡 )

2. Lighten

    응용분야 : SPRITE, 원래의 색상이 필요한 -색의 왜곡없는- 다중 투명 효과.

    알고리즘 : 일단 알고리즘은 상당히 간단합니다. RGB 별로 BG, SPR 중 큰 DAC

               값을 취하면 그 값이 바로 Lighten 을 구현하는 값이 됩니다.

                        Lighten = max ( BG, SPR )

               이 Lighten 효과는 Table을 필요로 하지 않기 때문에 속도상에 약

               간의 이점을 가지게 됩니다. 다른 효과들과는 달리 색상의 왜곡이

               전혀 없으므로 원래 SPR 에 가장 근접한 이미지를 전달할 수가 있

               다는 장점도 있습니다. 하지만 알고리즘상의 문제점으로 BG 의 밝

               기에 따라 생략되는 부분도 있을 수 있어 실제 SPR 이미지의 크기

               중 많은 부분이 축소/생략 되는 경향또한 있습니다.

3. Screen

    응용분야 : 연기같이 부드럽고-Soft touch- 연한 소재의 효과로 적합합니다.

               (굴뚝에서 피어나는 연기따위...)

    알고리즘 : Lighten의 개량형이라 생각하면 됩니다. 연산식을 살펴보면 ...

                        TempSum=(MAXDAC-max(BG,SPR))/MAXDAC*min(BG,SPR)

                        Screen=max(BG,SPR)+TempSum

               다시 말하면 Lighten은 자신(SPR)의 색상을 과장하지 않지만 Scr

               een 은 어느정도 (어느정도라지만 일정한 왜곡률을 위한 계산식이

               있다) 자신의 색상을 높여서 표현하기 때문에 원래 이미지의 축소

               /생략되는 부분이 없어,실제 구현되는 이미지의 영역도 Lighten보

               다 넓습니다.

4. Dodge-Screen

    응용분야 : 불 계통의 모든 효과와 화염계 마법 모두.

    알고리즘 : 불을 표현하는 Effect를 위해 Dodge와 Screen 을 보완하여 결합한

               효과입니다. Dodge로 일단 BG 쪽의 색 왜곡을 심화하고 그뒤에 Do

               dge 효과로 왜곡된 메인 이미지들을 Screen 방식을 이용해 밝은색

               위주로 깨끗하게 정렬합니다. 쉽게 설명드리자면 Dodge 로 BG쪽을

               끌어당긴 다음 Screen으로 한번 더 Effect 를 먹인것과 다를 바가

               없습니다.(하지만 효과를 재차 반복할 수는 없는 관계로 Table 을

               작성하여 단 한번에 구현합니다.)

5. Screen-Dodge

    응용분야 : Dodge의 특성상 BG의 왜곡 심도를 결정함에 있어 BG가 제로에 가까

               운 수 혹은 제로일때 왜곡이 불가능한 것을 보완한 필터 로써 완벽

               히 검은색의 BG에서도 Dodge가 구현. (플레이 스테이션에서 사용되

               는 Dodge 필터 구현과 동일 )

    알고리즘 : 위 5번항과 마찬가지이나 구현 순서만 바뀌면 됩니다. 일단 Screen

               효과로 BG를 끌어 올린다음 Dodge로 왜곡을 심화합니다.5번항이 구

               현됐다면 아주 쉬운 CASE입니다.

6. Dodge-Burn

    응용분야 : 불에 타 시커멓게 그을린 듯한 효과, 굴뚝 연기.

    알고리즘 : Color Dodge 효과를 정 반대로 응용한 효과로 Dodge와는 달리 SPR

               색상이 높을 수록 BG 색상을 어둡게 왜곡합니다. 반대로 SPR 색상

               이 낮을 수록 BG 본연의 색상이 표현되게 왜곡을 약화합니다.

                DodgeBurn = (BG*(MAXDAC-SPR))/MAXDAC;

               색의 왜곡을 심화하려면 ( MAXDAC-SPR )과 (MAXDAC), 분자 분모부

               를 제곱 연산합니다.( 경험으로 볼때 3제곱 연산이 적당하다 )

7. Different

    응용분야 : 암흑 마법 발동이나 독, 마비등의 Effect 응용 가능.

    알고리즘 : BG 와 SPR 색상의 편차를 고스란히 대입하는 간단한 알고리즘.

                        Different=(max(BG,SPR)-min(BG,SPR))

               이를 이용하여 텍스쳐 형식으로 캐릭터에게 독립적인 표현이 가능

               하므로 상태 이상시 캐릭터 Status 표현으로도 응용할 수 있습니다.

 ==========================================================================

(주1) 위의 모든 공식은 실제 게임에서 쓰일 때에는 사전에 RGB 테이블[*][*]로

     선연산하여 사용하도록 합니다. ( 그렇지 않고, Pixel 한번 처리할때마다

     RealTime으로 연산하면서 구현한다면 치명적인 과부하가 발생합니다. )

     15비트 컬러의 경우, Color Dodge를 예로 든다면 Dodge[32][32]의 배열을

     준비 한 후,

     for ( long bg=0 ; bg<32 ; bg++ ) {

         for ( long spr=0 ; spr<32 ; spr++ ) {

            Dodge[bg][spr]=(long)((bg*32)/(32.0-spr));

        }

    }

    (주) 분모측의 32.0으로 소수점을 표현한 이유는 컴파일적인 문제로 Floating

         연산을 위한 것입니다.

    실제 구현은,

    BG와 SPR에 대해 15비트 R,G,B 값을 구해서 사전에 만들어 놓았던 테이블을

    참조, 구현하도록 합니다.

    아래는 간단한 예문입니다.

    long d,e;

    WORD r,g,b;

    d = dest[0];//배경 버퍼 dest 에서 BG Pixel 을 구해서 d 에 저장.

    e = data[0];//SPR Pixel 을 구해서 e 에 저장.

    r=Dodge[(d&0x7c00)>>10][(e&0x7c00)>>10];//사전에 만들어 놓을 테이블 참조.

    g=Dodge[(d&0x03e0)>>5][(e&0x03e0)>>5];

    b=Dodge[d&0x001f][e&0x001f];

    dest[0]=(WORD)((r<<10)|(g<<5)|(b));//완성된 색을 배경 버퍼로 전송.

    이상입니다.

 (주2) 위에 구현된 모든 이펙트 필터를 한마디로 표현한다면 왜곡과 생략이라

       할 수 있습니다. 즉 Sprite 에 의해서 표현되어지는 것이 아니라 '스프

       라이트에 의해서 왜곡되어지는 배경'이 이펙트 스프라이트에 대한 정의

       라 할 수 있습니다. ( 이해가 가시나요? )

 (주3) 사족을 하나 달겠습니다. 위의 모든 정보들은 인터넷에서 파오거나,

       어디서 보고 들은 것들이 아닙니다. 그야말로 순전히 수많은 시행착오

       를 겪은 끝에 구현하게 된 것들입니다. 열심히 더 업그레이드 해주십

       시요. 여러분들이 더 열심히 해 주실수록 우리 게임계의 미래는 밝아

       집니다. 지켜 보겠습니다.

 (주4) 이 모든것을 가능하게 곁에서 도와준 남영이와 늘 옆에서 날카로운

       지적으로 날 땀흘리게 했던 응용수학의 달인 경일에게 감사와 영광을...

                                                    1997. 12. 27. INGRAM

게제동 강좌란 

제   목    [PROG] 브렌슨헴 알고리즘 - 1 

작성자    김학규 (neolith) 

 작성일  03-13  조회수  2663  

 정영태   (viracoza)

[강좌] 브렌센헴 알고리즘 #1/3 - 직선         02/28 17:46   190 line

제가 이번에 안하던 짓을 하는 이유는

어느 분인가가 브렌센헴 알고리즘을 물어왔기

때문입니다. 다른 고수들 놔두고 왜하필

저한테 물었는지는 잘 모르겠으나, 이왕이면

강좌로 하는 것이 낫다고 생각해서 강좌의

형식을 빌어서 쓰는 것입니다.

그러므로 오늘부터 3회에 걸쳐

브렌센헴 알고리즘만을 강좌하기로 하겠습니다.

처음엔 직선, 다음엔 원, 그리고 타원 순으로요.

브렌센헴 알고리즘이 왜 필요한지는 굳이

쓰지 않겠습니다.

하지만 여러 사람들이 이 알고리즘에 손을

대지 않는 이유는 단지 이 알고리즘이

수학적 지식을 필요로 한다는 지레짐작

때문입니다.

사실 이 알고리즘은 아주 기초적인 수학능력

만 있으면 쉽게 이해할 수 있는 알고리즘입니다.

장점은 모두 아시다시피 속도가 빠르다는 것이고,

단점은 선의 질이 그다지 좋지 않다는 것입니다.

특히 이것은 직선보다 곡선에서 더 드러납니다.

이 브렌센헴 알고리즘을 보완한 알고리즘이

몇개 더 있지만 설명을 생략하겠습니다.

브렌센헴 알고리즘의 가장 핵심이 되는 것은

에러텀이라는 것입니다. 오차이지요.

무한대의 해상도를 갖는 CRT는

존재하지 않으므로 CRT에 선을 그리려면

어쩔 수 없이 오차가 생기기 마련입니다.

이 오차를 이용하는 것입니다.

이 오차가 어느 일정 한도 이상이 되면

점을 찍는 위치를 증가시킵니다.

이해를 돕기위해 좌표계는 컴퓨터가 아니라

일반적인 스퀘어 좌표계를 쓰겠습니다.

     │

    3│            ???

    2│      ???

    1│???

     └───────────

    0  1 2 3 4 5 6 7 8 9

위의 그림은 (1,1)【?(9,3)까지 선을 긋는

모습입니다. 당연히 매끈한 직선이 아니라

정수의 좌표를 갖는 점들의 집합이 되었죠.

설명을 돕기 위해 위의 좌표를 일반화하지

않았습니다. 그냥 가로가 x좌표고 세로가 y좌표

라고 해 두었습니다. 이것을 일반화시키면

설명이 복잡해지거든요.

자~ 이론 설명에 앞서, 선이 그려지는 과정부터

말씀드리죠.

우선 첫번째 점은 1,1에 찍습니다. 그 다음에

x좌표를 증가시킵니다. 그래서 에러텀을 살피고

만약 에러텀이 일정 한도 이하라면 그냥 넘어갑니다.

이렇게 진행하다가 보면 에러텀은 갈수록 커져가고,

나중에는 그 일정 한도라는 값을 넘어서게 됩니다.

그럼 y좌표를 증가시킵니다.

물론 y를 증가시켰으니 에러텀은 어느정도

줄어들겠죠. 에러텀에서 어느 값을 빼면 됩니다.

이 과정을 x좌표가 9가 될 때까지 반복하면 됩니다.

별로 어렵지 않게 이 방법이 실수의 가상좌표상의

점의 정수화와 거의 일치한다는 것을 증명할 수는

있지만 설명하기도 귀찮고, 또 설명한다고 해도

재미가 없어서 생략합니다. (흐-)

브렌센헴 알고리즘을 개략적으로 예를 들어 설명하자면,

그러니까... 무식한 예를 들죠.

만약 점이 0 아니면 1... 식의 정수값을 갖고,

그 증가율이 0.1이라면 어떻게 하겠습니까?

0.1, 0.2, 0.3, 0.4 까지는 그냥 0이라고 하고,

0.5부터 1이라고 하면 되겠죠?

그럼 이것을 아까의 과정으로 설명하죠.

우선 증가율이 0.1이므로...

처음 점은 0.

그 다음엔..

거기에 0.1을 더하면 0.1. 이것은 0.5보다 작으므로

오차는 0.1인채로 넘어가죠.

또 0.1을 더하면 0.2, 이것도 0.5보다 작으므로

오차는 0.2 ...

이런식으로 오차는 계속 늘어갑니다.

이러다가 0.5가 되는 순간 점의 값은 1로 뛰게 됩니다.

그럼 이제 오차는 -0.4가 되죠.

즉 에러에서 0.9를 뺀 것입니다.

이제 또 0.1을 더하면 -0.3으로 아직 0.5보다 작습니다.

또 더하고... 이렇게 하다가 보면 다시 에러텀은

0.5보다 커지고 점의 값은 또한번 증가하게 됩니다.

그렇다면 이것의 스케일을 좀 넓혀보죠.

왜냐하면 당연한 얘기지만 비록 곱셈 없이 덧셈뺄셈만

썼다지만 위의 것은 실수를 썼잖아요.

이것을 정수화 하기 위해선 약간의 연산을 해야 합니다.

그러기 위해선 아주 기초적인 미분식이 들어가는데...

생략하고 결론을 말하죠.

위의 것을 정수화 하고, 다음에 주어진 인수에 따라

재구성하면,

처음의 에러텀은 당연히 0이고,

증가율은 End_X - Start_X ... 즉 X의 변화량,

에러텀의 한계는 X의 변화량을 2로 나눈 값,

에러텀이 한계를 넘었을 때 빼주는 수는 Y의 변화량.

이렇게 됩니다.

그럼 방금 위의 인수를 바탕으로 알고리즘을 설명하면,

 "X의 값을 증가시킨 다음에 에러텀에 Delta_X를 더해준다.

 그 결과 에러텀이 Delta_X / 2 의 값보다 크거나 같으면

 Y의 값을 증가시키고 에러텀에선 Delta_Y를 빼준다.

 이 과정을 X가 선을 긋는 끝 좌표에 도달할 때까지 한다."

하나 주의해야 할 것은 위의 경우는 X의 기울기가 Y의

기울기보다 컸을 때의 얘기라는 것입니다.

만약 그 반대라면 진행 과정도 반대가 됩니다.

이해가 가시나요? 제딴엔 최대한 자세히 설명한 것입니다.

아래에 실제 소스를 싣죠.

void line2( int x1, int y1, int x2, int y2, char color )

{

  int x, y, temp;

  int delta_x, delta_y, half, error = 0;

  /* 한상 x2 >= x1, y2 > y1 이 되도록 한다. */

  if( x1 > x2 ){

    temp = x1;

    x1 = x2;

    x2 = temp;

   }

  if( y1 > y2 ){

    temp = y1;

    y1 = y2;

    y2 = temp;

   }

  /* x, y의 변화량을 구한다. */

  delta_x = x2 - x1;

  delta_y = y2 - y1;

  /* 처음 시작점을 찍는다. */

  put_pixel( x1, y1, color );

  /* 각 좌표의 기울에 따라 선을 긋는다. */

  if( delta_x > delta_y ){

    y = y1;

    half = (int)( delta_x / 2 );

    for( x = x1+1; x <= x2; x ++ ){

      error += delta_y;

      if( error > half ){

        y ++;

        error -= delta_x;

       }

      put_pixel( x, y, color );

     }

   } else {

    x = x1;

    half = (int)( delta_y / 2 );

    for( y = y1+1; y <= y2; y ++ ){

      error += delta_x;

      if( error > half ){

        x ++;

        error -= delta_y;

       }

      put_pixel( x, y, color );

     }

   }

}

이해가 가셨나 모르겠군요.

위의 예제는 Game13h에서 직접 실행할 수 있도록

만든 것입니다. 함수명을 line2()로 한 것도

Game13h하고 충돌하지 말라고 한 것입니다.

하지만 점찍는 함수를 가진 어떠한 라이브러리에서도

사용하실 수 있습니다.

소스를 보시면 호출한 함수라곤 put_pixel()밖에

없다는 것을 알 수 있을 것입니다.

이 함수의 용도는 지정한 화면상의 위치에 정해진

색으로 점을 찍는 함수입니다.

그러니 이 함수만 만드신다면 어떤 스크린 모드에서도

사용하실 수 있습니다.

만약 기회가 난다면 브렌센헴 알고리즘?보완한

알고리즘을 올리도록 하고, 지금은 이것으로 끝냅니다.

다음엔 원 그리는 부분을 올리도록 하겠습니다.

                   - ID빌려쓰는 빈대 경민...

게제동 강좌란 

제   목    [PROG] 브렌슨헴 알고리즘 - 2 

작성자    김학규 (neolith) 

 작성일  03-13  조회수  1246  

 정영태   (viracoza)

[강좌] 브렌센헴 알고리즘 #2/3 - 원           03/01 14:52   198 line

저번 강좌에 이어 이번엔 브렌센헴 알고리즘으로

원을 그리는 방법을 살펴 보겠습니다.

아시는 분은 다 아시다시피 이 브렌센헴 알고리즘은

구현이 쉽고 빠른 대신에 그 질이 좋지 못하다는

단점을 갖고 있습니다.

이것은 직선보다 원이 더 심합니다.

특히 타원의 경우엔 별도의 보완책 없이 쓰면

더욱 엉망이 되고 맙니다.

또한 여기선 화면의 종횡비는 계산에 넣지

않기로 하겠습니다.

모두 아시다시피 그래픽 모드마다 화면의 종횡비는

조금씩 다릅니다. 오직 몇가지 모드만이 정사각형

픽셀을 제공하는데, 모드 12h가 대표적인 예이죠.

그래픽 종횡비 보정을 해야 그래픽 모드에 상관없이

제대로 된 원을 그릴 수 있으나,

이번 강좌에선 그 부분을 빼기로 하겠습니다.

물론 그 부분이 어려워서는 아닙니다.

하지만 이 강좌는 브렌센헴 알고리즘만을 설명하기

위한 강좌이므로 주제에서 벋어난 부분의 설명은

가능한 한 줄일 생각입니다.

브렌센헴의 알고리즘은 직선이든 원이든 

그 전개 과정은 거의 흡사합니다.

어차피 에러텀에 일정 수를 더하고 그것이

일정 한도가 될 때까지 진행하다가 다음 순간

y의 값이 증가하고...

실제 그 과정에 대한 설명은 전 강좌를 봐 주시기

바랍니다.

그럼 직선과 원이 뭐가 달라지느냐...

이제 그것을 설명할까 합니다.

우선 원은 모든 방향이 대칭이 됩니다.

원을 그릴 때는 기본 4방향 대칭을 이용합니다.

그러나 이럴 경우엔 약간의 문제가 생깁니다.

처음 45도는 제대로 그려지다가 나중엔

X의 좌표 변화율에 비해 Y좌표 변화율이

너무 커져서 점이 떨어지게 됩니다.

그래서 45도씩 그려서 그것을 다시 대칭시킵니다.

이것은 원이 모든 방향으로 대칭된다는

성질로 쉽게 증명이 됩니다.

그러니 실제론 원이라기 보다 곡선으로 이루어진

8각형이라고 하는 것이 낫겠군요.

실제로 원을 그릴 때는 45도 각도만 그리고

그것을 8방향으로 대칭 시킵니다.

그러니 기울기에 따라 그리는 루틴이 갈릴

필요도 없겠죠.

무조건 증가 성분만 있는 부분을 그린 다음에

8방향으로 대칭 시키면 되니까요.

그럼에도 불구하고 원을 그리는 알고리즘은

직선에 비해 신경써줘야 할 부분이 좀 있습니다.

우선 대칭이 되는 네 점을 나열해 보겠습니다.

만약 원점이 (0,0)이라면 임의의 원상의 점 (x,y)는

각각 (y,x), (x,-y), (y,-x), (-x,y), (-y,x), (-x,-y),

(-y,-x)와 대칭됩니다.

만약 원점이 (x0, y0)라면, 이것은 알고리즘에 의해

구해진 (x,y)에 대해,

(x0+x, y0+y), (x0+x, y0-y), (x0+y, y0+x),

(x0+y, y0-x), (x0-x, y0+y), (x0-y, y0+x),

(x0-x, y0-y), (x0-y, y0-x) 의 팔방향으로

대칭된 점들이 구해집니다.

이제 원을 그리는 알고리즘을 위해 실제

원의 방정식에서 각 점의 위치를 구하는 식을

분석해 보기로 하겠습니다.

설명을 쉽게 하기 위해 원점을 (0,0)이라고

하겠습니다. 실제로 이렇게 구해진 x,y는

위의 방법을 사용해 실제 점으로 환원할 수

있습니다. 반지름은 ratio라고 합니다.

우선 원상의 점중에 1/8만을 구합니다.

어느 방향을 하든 상관없지만 이왕이면

x는 증가, y는 감소하는 원의 우상단 부분을

사용합니다. 그럼 x는 0부터 시작해서 y까지

한다고 하면 됩니다.

왜냐하면 x와 y의 반지름에 관한 관계는

서로 동등하므로 만약 이 두값이 같다면 1/8의

지점에 도달한 것이기 때문입니다.

(이런 것까지 증명해줄 필요는 없겠죠?)

물론 y값도 상수가 아닙니다. 그러니 루프의

횟수는 처음부터 정해진 것이 아닙니다.

루프가 진행되어 감에 따라 일정한 규칙에

따라 y좌표도 감소하므로 대체로 처음 정한

y값보다 작은 횟수로 루프가 끝나기 마련입니다.

출발좌표가 (0, ratio)이므로 다음 점의 좌표는

(1, ratio) 이든가 (1, ratio-1)이 될 것입니다.

이 둘중에 어느것인지 판단하는 것은 전 강좌의

직선의 에러텀을 연상하십시요.

다음 점을 구하면 이것이 무엇이든간에 이론적인

원의 점에서 보면 오차가 있습니다.

이 오차의 절대값을 d라고 놓으면,

         d = |(x² + y²) - ratio²|

라는 식이 성립합니다.

이제 위에서 얘기한 (1, ratio)와 (1, ratio-1)

를 사용해 오차를 각각 구할 수 있습니다.

그럼 이 오차가 작은 경우가 우리가 구하고자

하는 점이겠죠?

편이상 (1, ratio)의 오차를 d(S₁),

(1, ratio-1)의 오차를 d(D₁)라고 놓겠습니다.

그럼 d(D₁) - d(S₁)의 값이 0보다 작으면

점이 감소한 것이고, 그렇지 않으면 점은 감소하지

않은 것입니다. 점이 감소했다면 그 오차에서

일정 값을 빼 줍니다. 이것은 전 강좌에서도

언급한 적이 있으니 설명은 생략합니다.

이런 과정을 x를 증가시켜가며 진행해서 원의

1/8의 정도를 그릴 때까지 반복합니다.

x가 언제 1/8지점까지 왔는가는 곧 설명합니다.

이정도 했으면 원 그리기 알고리즘의 대략적인

설명이 되었다고 생각합니다.

브렌센헴 알고리즘을 설명하기 위해 약간

바람을 잡은 셈이죠.

이제부터가 진짜 브렌센헴 알고리즘입니다.

위의 대략적인 이해가 끝났다면 스스로

브렌센헴 알고리즘의 구조를 머릿속에

떠올릴 수 있을 것입니다.

수학이 골치아프시다는 분은 그냥 아래 설명과

소스를 보십시요.

저도 수학과지만 수학은 무지 골치아픕니다.

원의 방정식에서 브렌센헴 알고리즘을

이끌어 내는 과정은 생략합니다.

솔직히 말하면 저도 하라면 헛갈려서

못해요. 유도식을 보고서야 할 수 있죠.

흐흐- 이해는 하지만 하라면 못하는 것...

이것이 우리나라 교육의 문제랄까?

얘기가 잠깐 옆으로 샜는데...

간단히 말씀드리죠.

우선 초기값으로 x, y, thres를 설정합니다.

여기서 thres는 에러텀 비슷한 것인데

아주 약간 다릅니다. 어떻게 다른가는

설명이 애매하니 생략합니다.(생략 투성이군...)

x의 초기값은 0, y의 초기값은 반지름, thres는

3에서 지름을 뺀 값으로 합니다.

그리고 루프를 시작하는데...

그 종결조건은 x가 y보다 커지는 경우입니다.

만약 thres가 0보다 작으면 thres를

6 + x * 4만큼 증가시킵니다. 그렇지 않다면

thres는 10 + (x - y) * 4만큼 증가시키고

y를 하나 감소시킵니다.

이렇게 하면 x와 y의 값이 모두 구해지므로

원점을 중심으로 8방향으로 점을 모두 찍습니다.

여기까지가 루프이며, 이제 x를 증가시키면 되죠.

하나 예외적인 상황이 있는데,

반지름이 0인 경우죠. 이럴 경우엔 점 하나만을 찍은

채 함수를 종결합니다.

자, 아래 소스가 있습니다.

void circle2( int x0, int y0, word ratio, byte color )

{

   int x, y, thres;

   if( ratio == 0 ){

     put_pixel( x0, y0, color );

     return;

    }

   y = ratio;

   thres = 3 - (ratio + ratio);

   for( x = 0; x < y; x ++ ){

     if( thres < 0 )

       thres += 6 + (x << 2);

      else{

       thres += 10 + ((x - y) << 2);

       y --;

      }

     put_pixel( x0+x, y0+y, color ); put_pixel( x0+y, y0+x, color );

     put_pixel( x0-x, y0+y, color ); put_pixel( x0-y, y0+x, color );

     put_pixel( x0+x, y0-y, color ); put_pixel( x0+y, y0-x, color );

     put_pixel( x0-x, y0-y, color ); put_pixel( x0-y, y0-x, color );

    }

}

전번 강좌와 마찬가지로 점찍는 함수를 갖춘 다른 모든

프로그램에서 사용이 가능합니다.

이번에도 어제처럼 날림으로 강좌를 끝냈는데,

이유는(핑계는) 전산학도나 수학도를 위한 공식 유도가

아니라 브렌센헴 알고리즘이 이렇다 싶은 정도만

얘기하고 실제로 컴퓨터로 옮기는 것만을 설명하는 것이

이 강좌의 목적이기 때문입니다.

아마 다음 강좌인 타원 그리기 알고리즘은 더욱 날림이

될 것입니다. 원 그리기보다 배는 복잡하니까요.

그리고 제가 브렌센헴 알고리즘을 공부하기 시작한 것도

그렇게 오래되지 않았으니 강좌에서 틀린 부분도 있을

것입니다. 만약 그렇다면 아주 마음 놓고 씹어주세요.

언제든 칼맞을 준비가 되어 있습니다. (헤-)

그럼 조금이라도 도움이 되었기를...

                      - ID빌려쓰는 빈대 경민...

게제동 강좌란 

제   목    [PROG] 브렌슨헴 알고리즘 - 3 

작성자    김학규 (neolith) 

 작성일  03-13  조회수  1233  

 정영태   (viracoza)

[강좌] 브렌센헴 알고리즘 #3/3 - 타원         03/02 21:39   184 line

안녕하세요?

제가 개강 때문에 좀 바빠서 강좌가

늦어졌습니다. 원래 계획으론 하루에

하나씩 3일에 다 끝낼려고 했는데...

이번엔 브리슨헴 알고리즘 강좌

마지막인 타원 그리기입니다.

하나 미리 얘기해 둘 것은,

비록 여기에 브렌센헴 알고리즘의

강좌라지만 이 타원 그리기 알고리즘은

브렌센헴 알고리즘이 아닙니다.

실제 그 구현을 보면 브렌센헴 알고리즘과

유사하지만 어느 참고서적에서도 이것을

브렌센헴 알고리즘이라고 하지 않습니다.

하지만 연관관계도 있고, 그 구현면에서도

유사하니까 이 강좌에선 같은 계열에서

취급하는 것입니다.

이점 착오 없으시기 바랍니다.

척 보기에도 알 수 있듯이, 타원의 방정식은

원의 방정식보다 어렵습니다.

그리고 속도도 더 늦고요.

하지만 약간 변형을 하면 상당히 빠른 속도를

낼 수도 있습니다. 이 알고리즘의 이름은

모르겠지만 구현 방법면에선 할 하드베르그의

알고리즘과 유사하므로 그쪽 계통이 아닌가

생각됩니다. 속도는 무척 빠르지만

여기서는 다루지 않겠습니다.

만약 얘기를 하자면 원그리기까지

또다시 거슬러 올라가야 하기 때문입니다.

타원은 원의 경우와는 달리 4방향이 대칭됩니다.

그리고 단순 증가방식만을 쓰지 않습니다.

타원의 경우엔 선그리기처럼 45도를

기점으로 그 기울기(?)가 다르므로 구현할 때도

이 두경우를 나누어서 해 주어야 합니다.

그러니 실제론 4분의 1만을 그리고 나머지는

대칭으로 찍으면 되고, 또 이 1/4도 두가지로

나누어서 그려야 합니다.

이 알고리즘을 위한 설명은 따로 존재하지 않고

앞에서 한 설명을 바탕으로 유도식만을

보입니다. 실력이 있는 분들은 이해하실 수 있을

것입니다. 만약 이해가 안된다면 다른 참고서적들을

참고하세요. 아마 많은 그래픽 서적에서 이것을

다루고 있을 것입니다.

유도식이 긴 관계로 초기항과 결과만을 쓰기로

하겠습니다.

우선 타운의 방정식이

  (x0 - x)?  (y0 - y)?

  ────  - ────  = 1

     a?         b?

이라는 것은 후진 중학교 안나온 이상 다 아는

사실. 이것을 약간 변형시켜서,

  b?x? + a?y?- a?b? = 0

이라고 놓고 이것을 앞의 방법을 통해 d를 구하면

  d = b?(x+1)?+a?(y-1/2)?-a?b?

이고, 각각 d₁,d₂, d₃... 에 대해 

d₂- d₁, d₃- d₂... 등을 구하면

 d₂- d₁= -2a²y₁

 d₃- d₂= -2a²y₂

 .

 .

 .

이다. 이것은 기울기, 즉 dy/dx가 -1 이상일

때이고, 만약 기 이하라면

 d₂- d₁= -2a²y₁+ a²

 .

 .

으로 바뀝니다.

또한 생각해 줘야 할 것이 한두개 더 있지만

설명을 생략하기로 합니다.

이렇게 생각해 줘야 할 경우가 두가지인데다가

그 성격이 다르기 때문에 타원을 그리는 데엔

크게 나누어 두개의 다른 루프를 돌려야 합니다.

게다가 루프 내에서 당연히 판단 루프가

들어가죠. 총 4가지의 다른 상황을 처리하는

함수로 타원 그리는 함수는 구성되어 있습니다.

대략적으로 설명한대다가 알고리즘을 구현하기

위해 충분한 자료를 다 제시하지 못했습니다.

이유는 앞서 말했듯이 알고리즘 자체에

대한 강좌라기 보다는 소개와 실제 그 소스를

공개하는 데에 그 목적을 두기 때문입니다.

void ellipse2( int x0, int y0, word a0, word b0, byte color )

{

  int x = 0, y = b0;

  long a = a0, b = b0;

  long a_squ = a * a;

  long two_a_squ = a_squ << 1;

  long b_squ = b * b;

  long two_b_squ = b_squ << 1;

  long d, dx, dy;

  d = b_squ - a_squ*b + (a_squ >> 2);

  dx = 0;

  dy = two_a_squ * b;

  while( dx < dy ){

    put_pixel( x0+x, y0+y, color );

    put_pixel( x0-x, y0+y, color );

    put_pixel( x0+x, y0-y, color );

    put_pixel( x0-x, y0-y, color );

    if( d > 0 ){

      y --;

      dy -= two_a_squ;

      d -= dy;

     }

    x ++;

    dx += two_b_squ;

    d += b_squ + dx;

   }

  d += ( 3*(a_squ - b_squ)/2 - (dx+dy)/2 );

  while( y >= 0 ){

    put_pixel( x0+x, y0+y, color );

    put_pixel( x0-x, y0+y, color );

    put_pixel( x0+x, y0-y, color );

    put_pixel( x0-x, y0-y, color );

    if( d < 0 ){

      x ++;

      dx += two_b_squ;

      d += dx;

     }

    y --;

    dy -= two_a_squ;

    d += a_squ - dy;

   }

}

앞의 두 강좌와 마찬가지로 점찍는 기능을 가진 다른

모든 프로그램에서 실행이 됩니다.

아마 설명이 그다지 잘 되지 못했을테고,

게다가 알고리즘 구현에 필요한 것을 전부

설명하지 못했기 때문에 설명 자체만으로 프로그램을

짤 수는 없을 것입니다. 설명이 미흡하다고 생각하면

다른 참고서적을 살피고, 실력이 있으시다면

소스와 앞에서 설명한 몇가지 자료만으로 직접 분석해

보시기 바랍니다.

미흡한 강좌, 끝까지 봐 주신 여러분께 감사드립니다.

한번 그래픽 이론을 알고 싶다고 생각하고 보신

분들은 실망이 크시겠지만 그냥 한번 어떤 것인가

맛만 보겠다고 생각하시고 강좌를 보신 분들은

약간 도음이 되셨을 것입니다.

요즘 게임들이 테크닉 위주로 많이 나가는데,

이제는 테크닉보다 탄탄한 자료 구조와 이론을

바탕으로 그곳의 위에 화려한 테크닉의 옷을

입힌 알찬 게임이 많이 나왔으면 좋겠습니다.

특히 3차원 게임에 관한 관심이 높아지는데

조금 아는 듯 싶다 하는 분들이 자신의 소스를

공개하길 꺼리는 것 같군요.

저도 좀 많이 배우고 싶은데...

아무쪼록 혹시나 3차원 그래픽 쪽으로 지식이

조금 있는 분께서 이 글을 읽으신다면

우리나라 게임의 발전을 위해서도

소스를 팍팍 공개하시고, 강좌도 하시면서

자신의 지식을 아낌없이 나누어 주시길 바랍니다.

그럼...

                   - ID빌려쓰는 빈대 경민...

덧붙이는 말 : 앞 강좌에서 '브렌센헴'이라는 발음을 썼는데,

             실은 '브리슨헴'이라는 발음이 맞습니다.

             그리고 강좌에 의문이 있으신 분은 메일 주세요.

             강좌와 직접 관계없는 질문도 상관 없습니다.

게제동 강좌란 

제   목    [PROG] 신기한 벡터의 내적과 외적 

작성자    이태경 (수퍼유저) 

 작성일  08-23  조회수  1013  

벡터의 내적과 외적, 법선벡터를 알자.

먼저 벡터의 내적과 외적을 알기전에 벡터에 대해 조금만 얘기하겠습니다.

당연히 수학적인 부분이지만 초등학생도 알수 있도록 쉽게....

1. 벡터

  2차원 좌표상에 점을 표시할때 일반적으로 x,y 두개의 좌표를 가지고

  화면의 점을 그린다. 이때 수학적으로 점이란 눈에 안보이는 것이지만

  점을 구성하는 좌표 성분으로 P(x,y)라고 지정한다.

  벡터란 원점을 기준으로한 점이라고 생각하면 쉽게 설명할 수 있을 것

  이다. V(x,y)를 표시할때 결국 (0,0)에서 (x,y)의 방향을 가르키는

  말이며 v(2,2)와 v(3,3)은 결국 크기만 다르지 같은 방향을 가르키고

  있다.

2. 단위 벡터의 특성

  단위 벡터란 크기가 1인 벡터를 얘기한다.

  0 에서 1까지의 실수는 아무리 곱해서 절대로 1을 넘지 않는다.

  이 특성이 단위 벡터에서도 나타난다.

  단위 벡터끼리 곱하는 연산은 1000만번을 한다하더라도 단위 벡터다.

  사실 위의 예기는 아주 중요한 얘기이며 이 간단한 사실만으로

  연산을 아주 간소화 할수 있다.

  그럼, 단위 벡터는 어떻게 만드는가?

  v(1,1)와 v(2,2)는 크기가 다르지만 방향을 같다고 했다.

  두 벡터를 크기는 무시하고 오직 방향만 계산하고 싶다고 할때

  단위 벡터를 만든다. 결국 크기는 1이니까..

  같은수에다 같은수를 나누어 보라..

  예를 들어 8 / 8 = 1, 7676 / 7676 = 1

  역시 1이다.

  단위 벡터도 이렇게 구한다.

  벡터 v(x,y)가 있을때 벡터의 크기는 sqrt(x*x + y*y)이다.

  그럼, 이걸로 나누면 땡이다.

  v = sqrt(x*x + y*y);

  vx /= v ;

  vy /= v ;

  이제 벡터의 크기를 구해보자..

  크기 = sqrt(x*x + y*y)는 1이 나와야 한다.

  이것은 영어로 Normalize라고 한다.

3. 벡터의 내적

  이제 좀 어려운 부분을 얘기 하겠습니다.

  벡터의 내적은 꼴도보기 싫은 수학정석에 나와 있습니다.

  영어로 DotProduct 혹은 inner-Product, Scalar-Product라고 하더군요..

 벡터의 내적 공식은 두 벡터가 있을때 두 벡터 사이의 각도를

  구하는 공식이죠..

  그럼..  꼴도보기 싫은 수학정석에

  cos(theta) = a*b / |a|*|b| 라고 되어 있습니다.

  (참고) *는 곱셈이 아니고 . 이지만... 표기할게 없어서..

  공식이 어떻게 나왔나고 묻지는 마세요.. 책에 그렇게 되어 있기에..

  위 공식에서 만일 a와 b가 단위 벡터라면 |a|*|b|는 1이겠지요..

  그럼.. cos(theta)= a*b로 간략화 營윱求?

  a*b 벡터의 연산은 성분끼리 곱하면 됩니다.

  cos(theta) = a_x*b_x + a_y*b_y ;

  (예)

  float a_x, a_y, b_x, b_y;

  float v, costheta, theta;

  a_x = 1.0;    a_y = 3.0;

  b_x = 3.0;    b_y = 1.0;

  // 먼저 단위 벡터로 만든다.

  v = sqrt(a_x * a_x + a_y * a_y);

  a_x /= v;

  a_y /= v;

  v = sqrt(b_x * b_x + b_y * b_y);

  b_x /= v;

  b_y /= v;

  theta = a_x*b_x + a_y*b_y ;

  costheta = cos(theta);

  음.. 이제 costheta를 구했다면 황당한 값이 나옵니다.

  이걸가지고 어떻게 하란 말야..

  cos(theta) = rad 라고 했을때

  theta = acos(rad) 이렇게 역으로 구할수 笭윱求?

  그럼 위의 프로그램에 더 첨가합니다.

  theta = acos(costheta);

  결국 우리가 바라는 벡터 사이의 각이 나왔습니다.

  신기하져?

  (참고) 라디안 값

  일반적으로 sin, cos, tan 함수에서 sin(theta) = rad 일

  theta = asin(rad) 이렇게 역함수가 존재 합니다.

  tan는 atan 흔히들 아크 함수라고 하져..

  그리고 각도를 얘기할때 0~360도 얘기하는 것은 Degrees 값이라고

  하며 수학에서는 보통 Radian 값을 씁니다.

  0에서 180까지의 Degree 값을 얘기할때 라디안 값은

  0에서 3.141592(즉 PI) 값까지 나오지요..

  180 : 3.141592 = degree : rad  이렇게 되지요..

  rad = degree * 3.141592654f / 180 ;

  degree = rad * 180 / 3.141592654f ;

  그럼. 다시 벡터를 얘기합니다.

  theta = acos(costheta); 에서 나온 값은 라디안 값이므로

  degree = theta* 180 / 3.141592654f ;

  해보면 일반적인 각도가 나옵니다.

4. 벡터의 외적

   벡터의 외적이 꼴도 보기 싫은 고등학교 수학 정석에 있었는지는

   잘 모르겠네요.. 뒷장까지 본적이 없어서.. 

   벡터의 외적은 그럼 무엇일까요? 벡터 사이의 각이 아닌

   반대 방향 각을 구하는 공식일까요? 아닙니다.

   벡터의 내적과는 성격이 좀 다릅니다.

   벡터의 내적은 결국 라디안 실수 값이 나오지만

   외적을 구하는 공식은 그냥 벡터가 하나 더 생깁니다.

   두개의 벡터가 있을 기준점에 수직으로 못을 하나 꽂으면

   못 방향으로 벡터가 하나 생깁니다. 두 벡터에 수직인 벡터

   가 하나 더 생기는 셈이지요..

   영어로 CrossProduct라고 하져..

   그림으로 설명하면 더 쉬운데... 쩝..

   v1(x,y,z)와 v2(x,y,z)가 있을 (0,0,0)을 출발점으로 한 위로

   우뚝선 벡터 n(x,y,z)가 하나 더 생긴단 말이져..

   두벡터에 수직인 벡터는 사실 두게 있습니다.

   위아래...

   보통 시계 방향이냐 반시계 방향이나 따라서 한가지만 뽑아냅니다.

   다음은 내적을 구하는 연산입니다.

   외우지는 마세요.. 그냥 베껴 쓰면 되니깐...^^;

   n_x = v1_y * v2_z - v1_z * v2_y;

   n_y = v1_z * v2_x - v1_x * v2_z;

   n_z = v1_x * v2_y - v1_y * v2_x;

   주의 하실점은 반드시 벡터를 단위벡터로 만들고 하세용..

5. 법선 벡터

   법선 벡터는 3D 그래픽 프로그래밍에서 흔히 노말 벡터라고 합니다.

   3차원 상에 점(vertex)가 3개가 있다고 합시다.

   그럼.. 3개의 버텍스 사이에 면이 생깁니다. 일종의 평면이지요..

   이 노말 벡터는 의 앞뒤를 가르키는 벡터입니다.

   면을 앞 뒤를 구분하는 이유는 바로 연산량과 관계 있습니다. 구와 같은

   물체를 안쪽면까지 그린다면 엄청 느려지겠지요.. 그래서 뒷쪽 면은

   연산에서 제외 시켜 버립니다. 이것은 Cull_face 혹은 Cull_mode라고 하져..

   또한 노말 벡터는 라이트와 밀접한 관련이 있습니다. 무슨 말인가 하면

   당구를 생각합시다. 공을 한쪽 벽에 튀길때 들어 오는 각하고 나오는 각하고

   같습니다.

   (그림)                     법선n

                               |

                         i     |     .o

                           .   |   .

                             . | .

                    -------------------------당구벽

    당구공이 벽과 부딪혀서 들어갈때 각은 법선과 당구공 방향 벡터와 내적으로

    구할수 있습니다. 결국 이 내적의 두배의 각도로 튕켜져 나옵니다.

    들어가는 공의 방향 벡터가 i라고 하고

    법선을 n, 튕겨져 나올 방향 벡터가 o라고 했을때

    o = 2(i*n)n - i; 란 벡터 공식이 나옵니다.

    (이것도 어떻게 나왔나고 뭍지 마세요..그냥 책에 있음)

    식이 좀 어렵죠..

    c/c++로 풀이하면..

    //  여기서 쓰인 벡터는 노말 벡터로 미리 만들어 줘야 합니다.

    //  일단 i 벡터의 방향을 뒤 집고..

    i_x = -i_x;

    i_y = -i_y;

    rad = 2 * ( n_x * i_x + n_y * i_y );

    o_x = rad * n_x - i_x;

    o_y = rad * n_y - i_y;

    이것도 신기하져.. 이걸 잘 응용하면 당구 겜도 만들어요..

    (공하고 부딪힐때는 공끼리 부짖히는 점을 법선 벡터로 두면..)

    잠시 삼천포로 빠졌군요..

  결국 빛을 표면에 뿌릴때 반사되는 각도를 계산하기 위해서 필요한거져..

    위의 예제는 2개의 벡터를 가지고 예기 했지만 3D 그래픽에서는

    버텍스가 3개입니다. 그럼.. 점 하나를 기준으로 (0,0,0)으로

    이동 시켜 버려면 2개만 가지고 위의 외적으로 노말을 구할 수 있습니다.

    다음은 노말벡터을 구하는 예제입니다.

    물론 연산에 들어가지전 단위 벡터로 만드는 건 잊지 마세요

    v1[0] = v0[0] - v1[0];

    v1[1] = v0[1] - v1[1];

    v1[2] = v0[2] - v1[2];

    v2[0] = v1[0] - v2[0];

    v2[1] = v1[1] - v2[1];

    v2[2] = v1[2] - v2[2];

    result[0] = v1[1] * v2[2] - v1[2] * v2[1];

    result[1] = v1[2] * v2[0] - v1[0] * v2[2];

    result[2] = v1[0] * v2[1] - v1[1] * v2[0];

    대충 아시겟져...

    이것만 알면 3D 그래픽에 꼭 핵심적인 벡터 연산은 아신겁니다.

    추신: 벡터는 참 신기하져? 도강이라도 하세요..

    iMusicSoft 주임 연구원 이태경 ( 저 대전 살아요..)

게제동 강좌란 

제   목    [PROG/초보] WAV CHUNK에 대한 이야기... ^^; 

작성자    박한규 (어셈블리) 

 작성일  12-22  조회수  291  

강좌 (3)에서 WAV에대한 이야기를 하였다.

제가 미처 빼먹은 부분이 있어 추가하고자 한다.

바로 청크라는 부분인데... 본 강좌는 여러가지의 WAV파일이 아닌

Window PCM포맷을 사용한다는 전제하여 강좌를 하여 청크라는 것을

빼먹게 되어 사과의 문을 쓰겠습니다.

보통 흔히 사용하는 WAV파일 포맷들이 Window PCM을 많이 사용하고 있습니다.

(필자 역시 그 포맷을 즐겨 사용합니다.)

보통 MP3화일을 WAV파일로 Decoding을 하여 얻는 파일 포맷이 바로

Window PCM포맷입니다.

현재 강좌를 꾸준히 보셨던 독자들께서는 이런 포맷들에 대해서는

그렇게 신경을 안쓰시고, 44바이트 건너뛰면 곧바로 data청크를 만날수가 있습니다.

하지만, 제게 청크에 대한 질문을 하셨던 내용은 다음 사항이 많았습니다.

"어떤 WAV파일은 읽어지고, 어떤 WAV는 읽어 지지 않습니다."

"이건 확실히 mmio를 이용한 청크 검색별로 읽어 가야하지 않을까요?"

오호...이런 질문 메일이 음청나게 많더군여...T_T;

네에 제게 질문을 주셨던 분들의 말이 맞습니다.

WAV파일의 포맷 종류가 매우 다양하기 때문입니다.

"참고로 COOL EDITOR라는 사운드 프로그램을 사용해보시길..."

제가 알고 있는 사운드 파이 포맷은 한 5가지 정도입니다.

그 중에서 일반적으로 널리 쓰이는 Window PCM 포맷을 초점을 맞추어

강좌를 써나간 겁니다. 다시 한번 이점에 대해서 양해를...

[WAV FILE FORMAT]

1. Window PCM

2. Window ADPCM

3. IMA ADPCM

4. ACM Wave

5. Mu/Law Wave

이렇게 다섯가지 입니다.

여기서 위 5가지의 포맷은 그렇게 크기 바뀌지 않습니다.

Window PCM에서 보았던 청크들중에서 한가지가 더 추가 한 것뿐입니다.

바로 "fact"라는 청크인데여...

이 청크에 대한 의미는 정확히 저도 잘 모르겠습니다.

그런데 한가지 저 청크를 조심스럽게 간단히 스킵을 하구...

읽게 되니까...사운드는 제대로 나오더군여... ^^;

그리고, ADPCM같은 경우의 포맷은 주로, 동영상 제작에 사용되는

사운드 포맷으로 널리 알려져 있는 포맷이기도 합니다.

압축된 포맷이죠...그래서 이 포맷은 일반 WAV포맷과 별다른 내용은

없지만, 그냥 데이터 필터링을 하지않구 그냥 출력하게되면,

치지익 하는 굉음이 나오게됩니다.

그리고, WAV파일을 재생하기 위한 필수 기본조건은 정확한 헤더를 얻는

방법을 아는것이라고 생각됩니다.

사운드를 재생하기에 앞서 재생하기 위한 충분한 정보가 제공되어야

하니깐여...^^;

ADPCM포맷의 WAV파일의 데이터 청크 내용은 저도 잘 모르겠습니다. ^^;

아~~~ 강좌 (3)에서는 조회수가 떨어질거라구 예상했었는데..흑흑...

역시나...너무 내용이 빈약 했던것 같군여...^^;

ADPCM이외의 포맷은 강좌 (4)에서 다루도록 하겠습니다.

그리고, 이쁘장한 재생기 프로그램 소스를 제공 해드리겠습니다.

좀 강좌 (4)의 내용은 음청나게 길어질듯...^^;

즐거운 시간 되십시여...^^;