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Windows: 185. C# - Windows 10/2019부터 추가된 SIO_TCP_INFO [링크 복사], [링크+제목 복사]
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정성태 (techsharer at outlook.com)
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C# - Windows 10/2019부터 추가된 SIO_TCP_INFO

우연히 다음의 pdf 자료를 읽게 되었는데,

TCP improvements in the Windows network stack
; https://datatracker.ietf.org/meeting/98/materials/slides-98-tcpm-tcp-improvements-in-windows-01

Windows 10 Creators 업데이트(빌드 15014+)부터 SIO_TCP_INFO 옵션이 I/O Control Code에 추가되었다고 합니다. ^^ 리눅스의 TCP_INFO API를 따온 거라고 하는데 소켓 단위로 상태 조회를 할 수 있는 기능입니다.

C#으로 간단하게 테스트 코드를 만들어 보면 대충 이렇습니다.

using System;
using System.IO;
using System.Net.Sockets;
using System.Runtime.InteropServices;
using System.Text;

namespace ConsoleApp1
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            string ipAddr = "www.naver.com";
            int port = 80;

            using (Socket client = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp))
            {
                try
                {
                    Console.WriteLine($"{DateTime.Now} Connecting...");
                    client.Connect(ipAddr, port);
                    Console.WriteLine($"{DateTime.Now} Connected.");

                    string request = @"GET / HTTP/1.0
HOST: www.naver.com

";

                    byte[] buffer = Encoding.UTF8.GetBytes(request);
                    Console.WriteLine($"Sent: {buffer.Length}");
                    client.Send(buffer);

                    MemoryStream ms = new MemoryStream();
                    while (true)
                    {
                        byte[] rcvBuffer = new byte[4096];

                        int nRecv = client.Receive(rcvBuffer);
                        if (nRecv == 0)
                        {
                            break;
                        }

                        ms.Write(rcvBuffer, 0, nRecv);
                    }

                    Console.WriteLine($"Receive: {ms.Length}");

                    DisplaySocketInfo(client);

                    client.Close();
                }
                catch (Exception e)
                {
                    Console.WriteLine(e.ToString());
                    Console.WriteLine($"{DateTime.Now} Failed.");
                }
            }
        }

        private static void DisplaySocketInfo(Socket client)
        {
            TCP_INFO_v0 info = new TCP_INFO_v0();
            const int SIO_TCP_INFO = unchecked((int)0xd8000027);

            byte[] version = new byte[4];
            byte[] tcpInfo = new byte[Marshal.SizeOf(info)];

            try
            {
                if (client.IOControl(SIO_TCP_INFO, version, tcpInfo) == tcpInfo.Length)
                {
                    unsafe
                    {
                        fixed (byte* ptr = tcpInfo)
                        {
                            IntPtr ptrBuf = new IntPtr(ptr);
                            info = (TCP_INFO_v0)Marshal.PtrToStructure(ptrBuf, typeof(TCP_INFO_v0));
                        }
                    }
                }
            }
            catch (Exception e)
            {
                Console.WriteLine(e.ToString());
                return;
            }

            Console.WriteLine($"State: {info.State}"); // 소켓 상태 출력
            Console.WriteLine($"Connection: {info.ConnectionTimeMs}ms"); // 연결 시 걸린 시간 출력
            Console.WriteLine($"Bytes-In: {info.BytesIn} bytes(s)"); // 소켓에서 Receive한 총 데이터
            Console.WriteLine($"Bytes-Out: {info.BytesOut} bytes(s)"); // 소켓에서 Send한 총 데이터
        }
    }
}

public enum TCPSTATE
{
    CLOSED,
    LISTEN,
    SYN_SENT,
    SYN_RCVD,
    ESTABLISHED,
    FIN_WAIT_1,
    FIN_WAIT_2,
    CLOSE_WAIT,
    CLOSING,
    LAST_ACK,
    TIME_WAIT,
    MAX
};

[StructLayout(LayoutKind.Sequential)]
public struct TCP_INFO_v0
{
    public TCPSTATE State;
    public uint Mss;
    public ulong ConnectionTimeMs;
    [MarshalAs(UnmanagedType.U1)]
    public bool TimestampsEnabled;
    public uint RttUs;
    public uint MinRttUs;
    public uint BytesInFlight;
    public uint Cwnd;
    public uint SndWnd;
    public uint RcvWnd;
    public uint RcvBuf;
    public ulong BytesOut;
    public ulong BytesIn;
    public uint BytesReordered;
    public uint BytesRetrans;
    public uint FastRetrans;
    public uint DupAcksIn;
    public uint TimeoutEpisodes;
    public byte SynRetrans;
}

실행하면 결과는 이렇고!

2020-12-14 오전 1:16:42 Connecting...
2020-12-14 오전 1:16:42 Connected.
Sent: 39
Receive: 334
State: CLOSE_WAIT
Connection: 19ms
Bytes-In: 334 bytes(s)
Bytes-Out: 39 bytes(s)




참고로, 몇 가지 예외 상황을 살펴보면.

SIO_TCP_INFO 옵션을 지원하지 않는 환경(예를 들어 Windows Server 2016)에서 Ioctl 명령을 수행하면 (C++에서는 WSAEOPNOTSUPP(10045) 오류 코드 반환) 0x80004005 예외가 발생합니다.

System.Net.Sockets.SocketException (0x80004005): The attempted operation is not supported for the type of object referenced
   at System.Net.Sockets.Socket.IOControl(Int32 ioControlCode, Byte[] optionInValue, Byte[] optionOutValue)
   at ConsoleApp1.Program.Main(String[] args) in C:\ConsoleApp1\ConsoleApp1\Program.cs:line 27

또한, 이 오류는 소켓을 Connect 하기 전에 실행해도 동일하게 발생하는데요, 따라서 만약 connect 여부를 판단할 수 없는 소켓에 대해서도 SIO_TCP_INFO 명령을 실행해야 한다면 예외 처리를 하거나, WSAIoctl 함수를 DllImport로 직접 호출하면 됩니다.

[DllImport("Ws2_32.dll")]
unsafe static extern int WSAIoctl(IntPtr s, uint dwIoControlCode, byte* lpvInBuffer, int cbInBuffer,
    byte* lpvOutBuffer, int cbOutBuffer, ref int lpcbBytesReturned, IntPtr lpOverlapped, IntPtr lpCompletionRoutine);

using (Socket client = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp))
{
    IntPtr nativeSocketHandle = client.Handle;
    DisplaySocketInfo(nativeSocketHandle);
}

private unsafe static void DisplaySocketInfo(Socket socket)
{
    TCP_INFO_v0 info;
    const uint SIO_TCP_INFO = 0xd8000027;

    int outBufferLen = Marshal.SizeOf(typeof(TCP_INFO_v0));
    int returnBufferLen = 0;

    byte* version = stackalloc byte[4];
    byte* tcpInfo = stackalloc byte[outBufferLen];

    if (WSAIoctl(socket.Handle, SIO_TCP_INFO, version, 4,
        tcpInfo, outBufferLen, ref returnBufferLen, IntPtr.Zero, IntPtr.Zero) != 0)
    {
        return;
    }

    if (returnBufferLen != outBufferLen)
    {
        return;
    }

    unsafe
    {
        IntPtr ptrBuf = new IntPtr(tcpInfo);
        info = (TCP_INFO_v0)Marshal.PtrToStructure(ptrBuf, typeof(TCP_INFO_v0));
    }

    Console.WriteLine($"State: {info.State}");
    Console.WriteLine($"Connection: {info.ConnectionTimeMs}ms");
    Console.WriteLine($"Bytes-In: {info.BytesIn} bytes(s)");
    Console.WriteLine($"Bytes-Out: {info.BytesOut} bytes(s)");
}

재미있는 것은, Socket을 Close한 이후에도 SIO_TCP_INFO 옵션을 사용할 수 없는데 단지 이번에는 Socket.IOControl의 오류가 아닌, 닫힌 Socket 인스턴스를 사용하기 때문에 예외가 발생합니다.

System.ObjectDisposedException: Cannot access a disposed object.
Object name: 'System.Net.Sockets.Socket'.
   at System.Net.Sockets.Socket.IOControl(Int32 ioControlCode, Byte[] optionInValue, Byte[] optionOutValue)
   at ConsoleApp1.Program.DisplaySocketInfo(Socket client) in C:\ConsoleApp1\ConsoleApp1\Program.cs:line 116

따라서 Socket의 닫힘 여부를 알 수 없는 상황에서도 Win32 API를 호출하는 것으로 우회할 수 있습니다. (그러니까... 결국, 그냥 Win32 API를 직접 호출하는 것이 더 편리합니다. ^^;)

(첨부 파일은 이 글의 예제 코드를 포함합니다.)




[이 글에 대해서 여러분들과 의견을 공유하고 싶습니다. 틀리거나 미흡한 부분 또는 의문 사항이 있으시면 언제든 댓글 남겨주십시오.]



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[최초 등록일: ]
[최종 수정일: 12/15/2020 ]

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