[모든 개발자를 위한 HTTP 웹 기본 지식] 섹션 1. 인터넷 네트워크

1. IP(Internet Protocol)

• 클라이언트와 서버에 IP 주소를 부여함

IP의 역할

• 지정한 IP 주소(IP Address)에 데이터 전달
• 통신 단위 : 패킷(Packet)

💡 패킷(Packet)

• IP 패킷 통신 단위
• IP 패킷에 담긴 정보
  • 헤더 : 출발지 IP, 목적지 IP, 기타…
  • 데이터 : 전송 데이터
• 패킷 전달
  • 패킷을 전달하여 클라이언트와 서버 간에 통신
  • 출발지 IP -> IP 패킷을 인터넷 망에 던짐 -> 서버들이 모두 IP 규약을 따르고 있어서 목적지 IP로 갈 수 있는 노드에게 던짐 -> 목적지 IP에 도착
  • 요청, 응답 시의 전달 경로는 서로 다를 수 있음

IP 프로토콜의 한계

• 비연결성
  • 패킷을 받을 대상이 없거나 서비스 불능 상태여도 패킷 전송
    • 클라이언트는 대상 서버가 패킷을 받을 수 있는 상태인지 모름
    • 서버가 서비스 불능상태여도 일단 패킷을 전송하고 사라짐
  • 편지 보낼 때 이 주소에 그 사람이 사는지 아닌지 모르고 보내는 것처럼
• 비신뢰성
  • 중간에 패킷이 사라지면?
  • 패킷 여러 개 던졌는데 패킷이 순서대로 도착하지 않는다면? (순서대로 도착하지 않을 수 있음)
  • 중간에 노드가 꺼지거나 문제가 생기면 패킷이 소실되고, 소실되어도 알 수 없음
• 프로그램 구분이 필요한 경우
  • 같은 IP를 사용하는 서버에서 통신하는 애플리케이션이 둘 이상이면? ex. 인터넷하면서 음악 듣기

  • 패킷의 용량이 크면 여러 패킷으로 끊어서 보내는데 (문자의 경우 1500 byte 정도), 최단노드를 찾아서 보내므로 순서가 바뀌어서 도착할수도 있음

    예) 클라이언트 : Hello, world! -> 서버 : world!, Hello

→ 이 문제들을 TCP가 해결해 줌!

2. TCP, UDP

인터넷 프로토콜 스택의 4계층

• 애플리케이션 계층 - HTTP, FTP
• 전송 계층 - TCP, UDP
• 인터넷 계층 - IP
• 네트워크 인터페이스 계층 : LAN 카드 등

ex. 채팅 프로그램

1. 프로그램이 메시지 생성 : ‘Hello World!’
   
2. SOCKET 라이브러리를 통해 메시지 전달 : ‘Hello’라는 메시지 전달
   
3. TCP 정보 생성, 메시지 데이터 포함 : ‘Hello’라는 메시지에 TCP 정보를 씌움
   
4. IP 패킷 생성, TCP 데이터 포함 : IP와 관련된 데이터를 씌움
   
5. LAN카드로 서버에 보냄(Ethernet frame) : LAN 카드를 통해서 나갈 때 Ethernet frame이 포함되어 나감

TCP/IP 패킷 정보

• IP 패킷 정보 안에 TCP 패킷 정보가 있음
• TCP 세그먼트: 출발지 port, 목적지 port, 전송 제어, 순서, 검증 정보 등

TCP 특징

• TCP : 전송 제어 프로토콜 (Transmission Control Protocol)
  • 신뢰할 수 있는 프로토콜
  • 현재는 대부분 TCP 사용
  • TCP 세그먼트의 전송 제어, 순서, 검증 정보 덕분에 아래 세 가지 특징이 가능함

① 연결지향

• TCP 3 way handshake(가상 연결)

  💡 TCP 3 way handshake

  

  • 이를 통해 클라이언트와 서버가 서로를 신뢰할 수 있음
  • 1,2,3 : connect 과정 / SYN : 접속 요청(Synchronize), ACK : 요청 수락
    1. 클라이언트 -> 서버 : SYN
    2. 서버 -> 클라이언트 : SYN + ACK
    3. 클라이언트 -> 서버 : ACK
    4. 클라이언트에서 서버로 데이터 전송

  • 그러나 물리적 연결이 아닌 개념적/논리적 연결임

② 데이터 전달 보증

• 패킷 전달 누락을 알 수 있음
• 클라이언트가 서버로 데이터 전송을 하면 서버는 클라이언트로 데이터 잘 받았다고 응답

③ 순서 보장

• 순서가 맞지 않으면 다시 보내라고 요청을 보냄

UDP 특징

• 사용자 데이터그램 프로토콜 (User Datagram Protocol)
  • 하얀 도화지에 비유. 기능 거의 X
    • 연결지향(TCP 3 way handshake) X
    • 데이터 전달 보증 X
    • 순서 보장 X
  • IP와 거의 같으나, PORT, 체크섬 정도가 추가 됨
    • PORT : 하나의 IP에서 여러 애플리케이션을 사용할 때(게임, 음악 등) 어떤 애플리케이션의 패킷인지 구분하는 역할
    • checksum : 네트워크를 통해서 전송된 데이터의 값이 변경되었는지(무결성) 검사하는 값
• 장점 : 데이터 전달 및 순서가 보장되지 않지만, 단순하고 빠름
  • TCP의 단점
    • 전송 속도를 최적화할 수 없고 데이터 양도 많아짐 -> TCP는 손을 못대기 때문에 UDP 위에 내가 원하는 것을 만들 수 있음 ex. http3에서 UDP protocol 사용
• 애플리케이션에서 추가 작업 필요

3. PORT

• 역할 : 같은 IP 내에서 프로세스를 구분
  • 클라이언트에서 한번에 둘 이상의 서버와 연결 할때 구분하기 위해 사용
• TCP/IP 패킷 정보에 출발지 port와 목적지 port가 포함됨
• 0~65535 할당 가능
  • 0~1023 : 잘 알려진 포트, 사용하지 않는 것이 좋음
    • FTP : 20, 21
    • TELNET : 23
    • HTTP : 80
    • HTTPS : 443

4. DNS

IP의 문제점

• 기억하기 어려움
• 변경될 수 있음 -> 변경되면 접근할 수 없음

DNS

• 도메인 네임 시스템 (Domain Name System)

  

  • 도메인 명을 IP주소로 변환