[HTTP] 🌐인터넷 네트워크

인프런의 모든 개발자를 위한 HTTP 웹 기본 지식을 듣고 정리한 내용입니다.

🤔인터넷에서 컴퓨터는 어떻게 통신할까?

만약 클라이언트와 서버가 물리적으로 연결되어 있다면 케이블을 이용해서 서로 통신할 수 있다.
그렇지 않고 인터넷을 이용한다면 수많은 중간 노드(서버)를 거쳐서 통신해야 한다.
이 때 보내려는 메시지가 어떠한 규칙으로 어떻게 넘어갈 수 있을지 알기 위해서 IP(인터넷 프로토콜)을 이해해야 한다.

📍IP(인터넷 프로토콜)

복잡한 인터넷망을 통해서 컴퓨터끼리 통신하기 위해서는 최소한의 규칙이 있어야 한다.

먼저, IP 주소를 부여한다. 메시지를 보내는 클라이언트에 IP 주소를 부여하고 받는 서버도 마찬가지로 IP 주소가 있어야 한다.

IP의 역할

• 지정한 IP 주소(IP Address)에 데이터를 전달한다.
• 이 때, 패킷(Packet)이라는 통신 단위로 데이터를 전달한다.

IP 패킷의 정보(구성)

• 송신자 IP 주소, 수신자 IP 주소, etc...

클라이언트 패킷 전달

1. 클라이언트가 IP 패킷을 인터넷 망에 던진다.
2. 인터넷 상의 서버들은 모두 IP 규약을 따르고 있기 때문에 해당 패킷의 정보를 이해할 수 있다.
3. 노드간에 목적지로 향할 수 있는 노드를 찾아가면서 패킷을 전달하고, 최종적으로 목적지에 도착한다. (라우팅)

서버 패킷 전달

1. 클라이언트의 전달 과정과 같다.
2. 여기에서 클라이언트의 전달 경로와 다른 경로로 전달될 수 있다.

IP 프로토콜의 한계

• 비연결성
  : 패킷을 받을 대상이 없거나 서비스 불능 상태여도 패킷 전송 (잘못된 주소로 보내거나, 해당 컴퓨터가 꺼져 있을 수 있다.)
• 비신뢰성
  : 중간에 패킷이 사라질 수 있다. (물리적인 이유로 케이블이 소실될 가능성)
  : 패킷이 순서대로 오지 않을 수 있다. (패킷의 용량이 클 경우 메시지를 끊어서 보내는데, 수신자가 내가 원하는 순서대로 받지 않을 수 있다.)
• 프로그램 구분
  : 같은 IP를 사용하는 서버에서 통신하는 애플리케이션이 하나가 아닐 수 있다.

IP 프로토콜 만으로는 위같은 한계를 해결할 수 없다. 그래서 이러한 문제를 해결해주는 TCP 프로토콜을 이용한다.

🖇️TCP, UDP

인터넷 프로토콜 스택의 4계층

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

프로토콜 계층

TCP(전송 제어 프로토콜)의 특징

• 연결지향 - TCP 3 way handshake(가상 연결)
  위의 연결은 논리적(개념적)인 연결을 뜻한다. (중간에 수많은 서버들은 연결되었는지 아닌지 알 수 없다.)
  

  

• 데이터 전달 보증
  TCP에서는 데이터를 수신하면 잘 수신했다는 확인 응답(ACK)을 해준다.
  

  

• 순서 보장
  수신된 패킷이 순서대로 오지 않았다면 해당 패킷부터 재전송 요청한다.
  

  

⇒ 위의 특징이 가능한 이유: TCP 세그먼트 안에 전송 제어, 순서, 검증과 같은 정보가 추가되어 있다.

• 신뢰할 수 있는 프로토콜
• 현재 대부분 TCP 사용

UDP(사용자 데이터그램 프로토콜)의 특징

• 기능이 거의 없다. (하얀 도화지와 같다.)
• 연결지향 - TCP 3 way handshake ❌
• 데이터 전달 보증 ❌
• 순서 보장 ❌
• 데이터 전달 및 순서가 보장되지 않지만, 단순하고 빠르다.
• IP와 거의 동일하다. (IP + PORT + CHECKSUM)
  : IP로 여러 패킷이 수신될 때, PORT를 이용해서 구분한다. 이 메시지가 제대로 되어 있는지 검증하는 데이터가 체크섬.
• 애플리케이션에서 추가 작업이 필요하다.

🙋 그러면 왜 UDP를 사용하는 걸까?

TCP에서는 3 way handshake을 통한 연결 과정에서 시간과 데이터의 크기가 커질 수 있다. 또한, 이미 인터넷이 TCP 기반으로 대부분 되어 있기 때문에 추가로 최적화 하기가 힘들다.

⇒ UDP는 아무 기능이 없는 도화지 같은 상태이기 때문에, 내가 원하는 대로 최적화가 가능하다. 최근에는, 3 way handshake의 과정까지 줄여보자는 취지로 급부상중이다.

⚓PORT

IP 주소만으로는 한 번에 여러개의 서버와 통신할 수 없다. 같은 IP 내에서 프로세스를 구분하기 위해서 PORT를 이용한다.
IP가 아파트(목적지의 서버를 찾는 것)라면 PORT는 동/호수(서버 안에서 애플리케이션을 구분하는 것)로 비유할 수 있다.

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PORT의 특징

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

DNS(Domain Name System)

IP 주소는 기억하기 어렵고, 바뀔 수 있다.
⇒ 이를 해결하기 위해서, 도메인 명을 IP 주소로 변환하는 DNS를 사용한다.