CS 지식 공부 - 001

변우영·2024년 8월 23일

CS지식

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<목표>

컴퓨터 세계에서 서버와 클라이언트 무엇인가?
웹 어플리케이션 서버와 게임 서버의 공통점과 차이점은 무엇인가?

노드와 네트워크 & 서버와 클라이언트

1. 노드와 네트워크(Network)

노드는 네트워크에 연결된 모든 장치나 프로그램을 의미한다. 컴퓨터, 스마트폰, 프린터, 서버 등이 모두 노드에 해당한다. 네트워크는 이러한 노드들이 서로 연결되어 데이터를 주고받을 수 있는 구조이다.

노드는 도로 위의 차량이고 네트워크는 도로라고 가정한다면, 도로(네트워크)를 따라 차량(노드)들이 이동하며, 서로 필요한 물건(데이터)을 주고받는 것처럼, 네트워크를 통해 노드들이 데이터를 주고 받는다고 볼 수 있다.

2. 서버(Server)와 클라이언트(Client)

서버는 네트워크에서 클라이언트에게 서비스를 제공하는 역할을 하는 노드이다. 클라이언트는 이 서비스를 요청하는 노드이다. 즉, 서버는 요청을 받아 데이터를 제공하고, 클라이언트는 그 데이터를 받아서 사용한다.

서버는 도서관의 사서, 클라이언트는 책을 빌리려는 사람으로 생각할 수 있다. 도서관(서버)은 책(데이터)을 보관하고 있으며, 책을 찾으러 온 사람(클라이언트)이 책을 요청하면, 사서(서버)가 책을 찾아서 빌려준다.

3. 노드, 네트워크, 서버, 클라이언트의 관계

노드: 서버, 클라이언트 모두 노드의 한 종류이다. 서버는 데이터를 제공하는 노드이고, 클라이언트는 데이터를 요청하는 노드이다.

네트워크: 서버와 클라이언트, 그리고 다른 모든 노드들은 네트워크를 통해 서로 연결된다. 네트워크는 이들 노드 간의 데이터 전송을 가능하게 해준다.

서버와 클라이언트: 클라이언트는 네트워크를 통해 서버에게 데이터를 요청한다. 서버는 네트워크를 통해 클라이언트에게 필요한 데이터를 전달한다.

예시

인터넷 서핑
클라이언트(노드): 사용자의 컴퓨터 또는 스마트폰.
서버(노드): 웹사이트를 운영하는 서버.
네트워크: 인터넷.

사용자가 웹 브라우저(클라이언트)를 열고 "www.example.com"을 입력하면, 이 요청이 네트워크(인터넷)를 통해 웹 서버(서버)로 전달된다. 웹 서버는 요청된 웹 페이지를 찾아 네트워크를 통해 사용자의 브라우저(클라이언트)로 전송한다.

게임 플레이
클라이언트(노드): 사용자의 게임 클라이언트(예: PC, 콘솔).
서버(노드): 게임 서버.
네트워크: 인터넷 또는 LAN.

사용자가 온라인 게임에 접속하면, 게임 클라이언트는 게임 서버에 접속한다. 이 과정에서 클라이언트는 서버에 게임 데이터를 요청하고, 서버는 그 데이터를 처리하여 클라이언트에게 전송한다. 이 모든 것은 네트워크를 통해 이루어지는 것이다.

정리

노드는 네트워크에 연결된 모든 장치나 프로그램이며, 서버와 클라이언트도 노드의 한 종류이다.
네트워크는 이 노드들이 서로 데이터를 주고 받을 수 있게 해주는 연결 구조이다.
서버는 데이터를 제공하는 노드이고, 클라이언트는 그 데이터를 요청하고 사용하는 노드이다.

게임 서버와 웹 애플리케이션 서버

차이점

목적과 기능
게임 서버: 실시간 상호작용과 빠른 데이터 전송이 중요.
애플리케이션 서버: 웹 페이지 렌더링과 데이터베이스 접근이 주요 기능.
데이터 전송 방식
게임 서버: 지속적인 연결로 실시간 데이터 전송.
애플리케이션 서버: 요청-응답 패턴을 따르는 HTTP/HTTPS 기반 전송.
성능 요구사항
게임 서버: 초단위 이하의 낮은 지연 시간 필요.
애플리케이션 서버: 안정성과 보안이 중요한 성능 요소.
확장성 및 상태 관리
게임 서버: 실시간 상태 관리와 동시 접속자 처리 중점.
애플리케이션 서버: 주로 세션 기반 상태 관리와 대규모 트래픽 처리.

공통점

클라이언트-서버 아키텍처: 클라이언트 요청을 처리하고 응답하는 기본 구조.
데이터 처리 및 관리: 클라이언트로부터 데이터를 받아 처리한 후 응답.
동시성 처리: 다수의 클라이언트 요청을 동시에 처리 가능.
보안: 데이터의 기밀성, 무결성, 가용성을 보장하는 다양한 보안 메커니즘 사용.
확장성: 사용자가 늘어날 때 서버 확장을 통해 대응.
네트워크 통신: TCP/IP 기반의 네트워크 프로토콜을 통해 클라이언트와 통신.

네트워크 통신 개념 요약

네트워크 계층 모델

OSI 모델: 네트워크 통신 과정을 7개의 계층으로 나눈 모델
1계층: 물리 계층 (Physical Layer): 실제 데이터 전송을 담당하는 물리적 매체 (예: 케이블, 무선 신호).
2계층: 데이터 링크 계층 (Data Link Layer): 물리 계층을 통해 데이터를 전송하며, 오류 검출과 수정 역할을 담당.
3계층: 네트워크 계층 (Network Layer): 데이터 패킷을 목적지까지 경로를 결정하고 전달.
4계층: 전송 계층 (Transport Layer): 데이터 전송의 신뢰성 보장, 데이터 흐름 제어, 오류 복구.
5계층: 세션 계층 (Session Layer): 두 장치 간 통신 세션 관리 (연결 설정 및 종료).
6계층: 표현 계층 (Presentation Layer): 데이터 형식 변환, 암호화/복호화.
7계층: 응용 계층 (Application Layer): 사용자와 직접 상호작용하는 응용 프로그램과 관련된 통신.
TCP/IP 모델: 인터넷 통신에서 주로 사용되는 4계층 모델.
네트워크 인터페이스 계층: OSI 모델의 1, 2계층에 해당, 물리적 전송 매체와 네트워크 인터페이스 관리.
인터넷 계층: OSI 모델의 3계층에 해당, IP 프로토콜을 사용하여 데이터 패킷의 주소 지정과 라우팅을 담당.
전송 계층: OSI 모델의 4계층에 해당, TCP 또는 UDP를 사용하여 데이터의 신뢰성 있는 전달을 보장.
응용 계층: OSI 모델의 5~7계층에 해당, HTTP, FTP, SMTP 같은 프로토콜을 통해 응용 프로그램 간 데이터 교환.

유선 통신

이더넷: 유선 네트워크 기술로, 주로 LAN에서 사용되며, 안정적이고 빠른 데이터 전송을 제공.
광섬유: 빛을 이용해 데이터를 전송하는 기술로, 긴 거리에서도 매우 높은 속도로 데이터를 전송 가능.

무선 통신

Wi-Fi: 무선으로 인터넷에 연결하는 기술로, 가정, 사무실, 공공장소에서 널리 사용.
Bluetooth: 짧은 거리에서 장치 간 무선 데이터 전송, 주로 헤드셋, 스마트폰, 키보드 등에서 사용.
셀룰러 네트워크: 3G, 4G, 5G 기술을 통해 스마트폰 등의 모바일 장치에서 데이터를 전송.

프로토콜

프로토콜이란 네트워크 통신에서 데이터를 주고받는 규칙과 절차를 정의하는 규약이다. 이는 서로 다른 장치나 시스템 간의 데이터 교환을 원활하고 일관되게 하기 위해 필요한 "통신의 언어"이다.
TCP: 데이터 전송의 신뢰성을 보장하는 연결 지향 프로토콜. 예를 들어, 웹 페이지를 로드할 때 모든 데이터가 손실 없이 전달되도록 보장.
UDP: 빠른 데이터 전송이 필요하지만 신뢰성보다는 속도가 중요한 경우에 사용. 온라인 게임, 스트리밍 등에 활용.
HTTP/HTTPS: 웹 브라우징을 위한 프로토콜. HTTPS는 보안(SSL/TLS)을 추가하여 안전한 통신을 보장.
FTP: 파일을 서버와 클라이언트 간에 전송하는 프로토콜.
SMTP: 이메일 전송을 위한 표준 프로토콜.

네트워크 통신 과정

주소 지정: 각 장치가 고유한 IP 주소나 MAC 주소를 통해 식별됩니다.
데이터 패킷화: 데이터는 작은 패킷으로 나뉘어 전송되며, 각 패킷에는 출발지와 목적지 정보가 포함.
라우팅: 네트워크 장치(예: 라우터)가 패킷을 최적의 경로로 전달하여 목적지에 도달.
전송 계층: TCP/UDP가 데이터를 신뢰성 있게 전송하거나 빠르게 전송하도록 관리.
세션 관리: 두 장치 간의 통신 연결을 설정하고, 데이터를 주고받은 후 연결을 종료.
데이터 전송 및 응답: 서버가 클라이언트 요청을 처리하고 응답을 보내는 과정. (웹 브라우저가 웹 페이지를 받는 것)

변우영

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