IoT - Spring TCP/IP 소켓 통신

최근 프로젝트를 진행하며 IoT(사물 인터넷)에서 보내주는 패킷을 서버로 받아 처리하는 작업을 진행하였다.

사물 인터넷과 서버의 데이터 통신을 진행하며 배운 점을 정리하려고 한다.

 

데이터 통신 과정은 다음과 같다.

---

장비 -> 로그인 요청 -> 서버

서버 -> 로그인 완료 응답 -> 장비 

장비 -> 데이터 전송 (1000m/s 간격) -> 서버 (반복)

서버 -> 데이터 수신 응답 -> 장비 (반복)

 

---

1. 소켓 연결

처음에는 장비와의 소켓 통신을 위해 서버에서 포트를 열고 대기하였다.

   try (ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9999)) {
            // 서버 소켓 생성
            System.out.println("서버가 9999 포트에서 대기 중...");

            // 클라이언트의 연결을 기다림
            while (true) {
                socket = serverSocket.accept();
                System.out.println("클라이언트가 연결되었습니다.");

                while (true) {
                    try {
                        ...
                    } catch (SocketException e) {
                        System.out.println(" 연결 종료 ");
                        System.out.println(" 소켓 연결 대기 중 ");
                        break;
                    }
                }
            }
        } catch (IOException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        } finally {
			System.out.println(" 통신 종료 ");
		}
	}

 

처음에는 try-catch문으로 작성하였지만, 리펙토링 중 try-with-resource 라는 자동으로 자원을 반납해 주는 문법을 알게 되었고, 이를 적용하였다. 

 

---

2. 소켓 통신

 

accept를 통해 장비와 서버의 연결이 완료되면 inputstream의 read를 통해 장비로부터 데이터를 byte 배열로 받아오고,

outputstream을 통해 데이터를 장비로 보내주었다. 

                        // 클라이언트로부터 데이터를 읽기 위한 InputStream 생성
                        inputStream = socket.getInputStream();
                        // 클라이언트로부터 데이터를 전송하기 위한 OutputStream 생성
                        outputStream = socket.getOutputStream();

                        // 클라이언트로부터 데이터를 읽어오기
                        byte[] test = new byte[1600];

                        int length = inputStream.read(test);

                        if (length > 1000) {
                            processMessage(test);
                        }

                        // 두번째 패킷 응답
                        if (!isFirstPacket) {
                            outputStream.write(SECOND_RESPONSE);
                            outputStream.flush();
                            continue;
                        }

                        // 프로토콜 첫번째 패킷 응답 코드
                        outputStream.write(FIRST_RESPONSE);
                        outputStream.flush();

                        System.out.println("응답 데이터를 클라이언트에 전송했습니다.");

                        isFirstPacket = false;

 

첫 통신에서는 FIRST_RESPONSE로 로그인 성공 응답을 장비로 전송하고,

두 번째 통신부터는 SECOND_RESPONSE로 지속적인 Payload 데이터를 요청하였다.

---

3. 프로토콜 구조 해석

프로토콜 정의서에 작성된 프로토콜 구조

위 사진과 같이 프로토콜 정의서의 패킷에 대한 정보를 PDF로 전송받았다.

IoT는 데이터를 16진수로 전송하였고, byte [] 배열로 데이터를 전송해 주기 때문에 패킷 구조를 보고 데이터 위치별로 데이터를 변환하였다.

	public static void processMessage(byte[] receivedData ) throws IOException {
    
                // 1. length
		int length = readIntFromBytes(receivedData, 0);
		System.out.println("Length: " + length);

		// 2. OP Code
		int opCode = readIntFromBytes(receivedData, 4);
		System.out.println("OP Code: " + opCode);
		printOpCode(opCode);

		// 3. Request ID
		long requestId = readLongFromBytes(receivedData, 8);
		System.out.println("Request ID: " + requestId);

		// 4. Device ID
		String deviceId = readStringFromBytes(receivedData, 16, 16);
		System.out.println("Device ID: " + deviceId);
    }

 

---

4. 메인서버 API호출

 

패킷 데이터를 객체로 변환하였고, 이를 메인서버 API를 호출하여 JSON형식으로 데이터를 전송하였다.

private static void urlConnection(String data) throws IOException {
		String apiUrl = "API 주소";

		short battery = 0;

		URL url = new URL(apiUrl);
		HttpURLConnection conn = (HttpURLConnection) url.openConnection();
		conn.setRequestMethod("POST");
		conn.setRequestProperty("Content-Type", "application/json");
		conn.setDoOutput(true);

		JsonObject jsonObject = new JsonObject();
		jsonObject.addProperty("data",data);

		OutputStream os = conn.getOutputStream();
		BufferedWriter writer = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(os,"UTF-8"));
		writer.write(jsonObject.toString());
		writer.flush();
		writer.close();
		os.close();

		conn.getContent();

	}

 

---

 

처음으로 소켓통신, IoT 통신을 진행해보았다.

 

배운점 

1. 소켓통신

2. IoT의 통신방법 및 프로토콜 구조 분석

3. Try-with-resources

4. byte 데이터 변환 및 TCP/IP