[HTTP] 인터넷 네트워크

본 포스팅은 [인프런] 모든 개발자를 위한 HTTP 웹 기본 지식 강의를 바탕으로 공부하고 정리한 글입니다.

 

인터넷에서 컴퓨터 둘은 어떻게 통신하는 것인지 알아보자.

 

 

IP (인터넷 프로토콜)

컴퓨터는 IP 주소를 부여 받아 인터넷 망을 통해 데이터를 주고 받게 된다.

역할

• 지정한 IP 주소(IP Address)에 데이터를 전달한다.
• 패킷(Packet)이라는 통신 단위로 데이터를 전달한다.
  
  • 출발지IP, 목적지IP, 전송데이터 등의 정보를 담아 패킷을 만들어 인터넷 망에 전달한다.
  • 클라이언트 패킷, 서버 패킷을 서로 전달하며 데이터를 주고 받는다.

 

한계

• 비연결성
  • 패킷을 받을 대상이 없거나 서비스 불능 상태여도 패킷 전송
  • 클라이언트는 대상 서버가 패킷을 받을 수 있는 상태인지 모른다.
• 비신뢰성
  
  • 중간에 패킷이 사라질 수 있음
  • 패킷이 의도한 순서대로 안올 수 있음
     

• 프로그램 구분
  • 같은 IP를 사용하는 서버에서 통신하는 어플리케이션이 둘 이상일 경우 문제 발생 (인터넷 게임 하면서 음악도 듣고 할 경우)

 

 

TCP, UDP 프로토콜

앞서 설명한 IP 프로토콜은 패킷 소실, 패킷 순서 문제 등 다양한 문제점을 가진다.

이러한 문제점을 TCP가 해결해준다.

 

인터넷 프로토콜 스택의 4계층 

• 어플리케이션 계층 : HTTP, FTP
• 전송 계층 : TCP, UDP
• 인터넷 계층 : IP
• 네트워크 인터페이스 계층

채팅 프로그램을 통해 Hello라는 메세지를 전송하고자 하는 경우

1. SOCKET 라이브러리를 통해 os계층에 메세지를 전달한다.
2. os계층에서 TCP는 메세지에 TCP 정보를 씌운다.
3. TCP 밑 IP계층에서 TCP 정보 위에 IP 정보를 씌워 IP 패킷을 생성한다.
4. 실제 네트워크 인터페이스인 LAN 카드를 통해서 인터넷 망으로 나갈때 Ethernet frame을 포함해서 나가게 된다.

 

💡 TCP/IP 패킷 정보

• TCP 정보 : 출발지 PORT, 목적지 PORT, 전송 제어, 순서, 검증 정보 등
• IP 정보 : 출발지 IP, 목적지 IP 등

패킷이란
패키지 + 버킷, 말 그대로 택배 박스에 물건을 넣어 보내는 것이라 생각하면 된다.

 

TCP 특징

• 전송 제어 프로토콜(Transmission Control Protocol)이다.
• 연결 지향 - TCP 3 way handshake (가상연결) 
  • 연결이 되었나 확인 후 메세지를 전송한다.
• 데이터 전달 보증
  • 데이터 전송 시 서버에서 데이터 받았다고 전송해준다.
  • 전송했는데 서버에서 응답이 없는 경우 전달이 잘 안됐음을 확인할 수 있다.
• 순서 보장
  • 중간에 잘못오면 서버가 클라이언트한테 2번부터 다시 보내라는 식으로 전송해준다.
• 신뢰할 수 있는 프로토콜이기 때문에 현재는 대부분의 어플리케이션에서 TCP 프로토콜을 사용한다.

 

TCP 3 way handshake

• 클라이언트가 연결 요청 SYN을 보내면,
• 서버는 요청 수락 ACK을 하면서 연결 요청 SYN을 보낸다.
• 클라이언트도 요청 수락 ACK를 보내면,
• 클라이언트와 서버의 연결이 완료된다.
• 연결이 확인 된 후에 데이터를 전송한다.

 

UDP 특징

• 사용자 데이터 프로토콜(User Datagram Protocol)이다.
• 기능이 거의 없다.
  • 연결지향 X
  • 데이터 전달 보증 X
  • 순서보장 X
• IP와 거의 같지만, PORT + 체크섬이 추가되었다.
  • 하나의 IP로 여러 어플리케이션(채팅, 게임 등) 실행하는 경우 여러 패킷이 들어오는데,
    게임용 패킷과, 채팅용 패킷을 구분하기 위해 PORT를 사용한다.
• UDP는 전달 및 순서가 보장되지 않지만, 단순하고 빠르다는 장점이 있어 최근에 각광받고 있다.

 

 

PORT

• 같은 서버 안에서 실행되는 애플리케이션을 구분하는 것이 PORT이다.
•  TCP/IP 패킷 정보 : 출발 IP + PORT와 도착 IP + PORT 정보가 담겨있다.
  • IP(서버, 아파트)
  • PORT(어플리케이션, 동호수)

• 0 ~65535 할당 가능
• 0 ~ 1023 : 잘 알려진 포트, 사용하지 않는 것이 좋다.
  • FTP - 20, 21
  • TELNET - 23
  • HTTP - 80
  • HTTPS(HTTP + 보안) - 443

 

 

DNS

IP는 기억하기 어렵고 변경될 수 있기 때문에 DNS를 사용한다.

• DNS란 도메인 네임 시스템(Domain Name System)이다.
• DNS 서버는 도메인 명을 IP 주소로 변환해준다.
  • 클라이언트가 도메인 명(google.com)으로 요청하면 DNS 서버가 IP로 변환해주기 때문에
  • IP 주소를 기억해야 되는 것과, IP 주소 변경의 문제를 해결할 수 있다.

 

 

정리

두개의 컴퓨터가 서로 복잡한 인터넷 망을 통해 메세지를 보내기 위해서는 IP 프로토콜이 있어야 한다.

 

IP 프로토콜만 가지고는 메세지가 잘 전달됐는지 확인도 어렵고, PORT라는 개념도 없으며, 전송 순서가 꼬일수 있는 등 한계점이 있기 때문에 TCP 프로토콜을 더해준다.

 

PORT는 같은 IP 내에서 동작하는 어플리케이션 중 통신을 원하는 어플리케이션을 구분하기 위해서 사용하며,

DNS는 IP가 변하기 쉽고 외우기 어렵기 때문에 도메인을 등록해 사용할 수 있도록 도와준다.