포트 번호와 소켓

IP 주소는 이 컴퓨터까지만 데이터를 데려다준다. 그런데 컴퓨터 안에는 브라우저도, 게임도, 메신저도 동시에 켜져 있다. 도착한 데이터를 어느 프로그램에게 줄지는 누가, 어떻게 정할까?

1. 문제 상황 — IP만으로는 부족하다

이 문제를 해결하는 것이 바로 전송 계층(4계층)의 포트 번호다.

2. 포트 번호란 — 아파트 동/호수 비유

포트 번호는 0 ~ 65535 범위의 숫자로, 한 컴퓨터 안에서 어느 프로그램(서비스)이 이 데이터를 받을지 구분하는 이름표다. 흔히 이렇게 비유한다.

3. 잘 알려진 포트 (Well-known Ports)

클라이언트가 서버에 접속하려면 "어느 포트로 가야 하는지" 미리 약속돼 있어야 한다. 그래서 자주 쓰이는 서비스들은 전 세계가 합의한 고정 번호를 쓴다. 브라우저 주소창에 포트를 안 적어도 https://면 자동으로 443번으로 가는 이유가 바로 이것이다.

브라우저가 웹서버 443번 포트에 접속할 때, 내 컴퓨터 쪽에서도 포트가 하나 필요하다. 이때 OS가 동적 포트 범위에서 예를 들어 51422 같은 번호를 즉석에서 빌려준다. 서버는 항상 443번에서 기다리고 있지만, 클라이언트 쪽 포트는 접속할 때마다 달라진다.

4. 소켓(Socket) — IP + 포트 = 유일한 통신 종점

소켓은 "IP 주소 + 포트 번호"의 조합이다. 예를 들어 203.0.113.5:443은 이 지구상에 하나뿐인 통신 접점을 가리킨다. 그런데 실제 TCP 연결 하나를 완전히 식별하려면 소켓 하나가 아니라 4개의 값(4-tuple)이 모두 필요하다.

5. 직접 해보기 — 소켓 4-tuple 시뮬레이터

서버는 203.0.113.5:80 한 곳에서만 기다리고 있다. "클라이언트 연결" 버튼을 누를 때마다 새 클라이언트가 임의의 IP와 임의의 임시 포트로 접속을 시도한다. 목적지(서버 쪽)는 전부 80번으로 똑같은데, 서버가 대체 어떻게 이들을 구별하는지 표를 통해 확인해보자.

6. 코드로 보면 — 서버 소켓 열기

파이썬 socket 모듈로 서버가 특정 포트를 bind하고 연결을 listen하는 가장 기본적인 형태다. accept()가 호출될 때마다 새 클라이언트용 소켓이 하나씩 만들어지는데, 이 소켓들이 바로 각기 다른 4-tuple로 구별된다.

# 서버: 0.0.0.0(모든 인터페이스)의 8080번 포트에서 대기
import socket

srv = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
srv.bind(("0.0.0.0", 8080))    # 이 컴퓨터의 8080번 포트를 "내 것"으로 등록
srv.listen()                    # 이제부터 8080번으로 오는 연결 요청을 받기 시작

# 클라이언트가 접속할 때마다 새 소켓(conn)과 (IP, 포트)가 반환됨
conn, addr = srv.accept()       # addr = ('203.0.113.9', 51422) 같은 클라이언트 4-tuple 일부

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