[CS 파헤치기]

1. 프로그래밍 공통

[ OOP란 ]
OOP(Object Oriented Programming)는 현실 세계를 프로그래밍으로 옮겨와 현실 세계의 사물들을 객체로 보고, 그 객체로부터 개발하고자 하는 특징과 기능을 뽑아와 프로그래밍하는 기법입니다. OOP로 코드를 작성하면 재사용성과 변형가능성을 높일 수 있습니다.

[ OOP의 5가지 설계 원칙 ]
SRP(Single Responsibility Principle, 단일 책임 원칙): 클래스는 단 하나의 목적을 가져야 하며, 클래스를 변경하는 이유는 단 하나의 이유여야 한다.
OCP(Open-Closed Principle, 개방 폐쇠 원칙): 클래스는 확장에는 열려 있고, 변경에는 닫혀 있어야 한다.
LSP(Liskov Substitution Principle, 리스코프 치환 원칙): 상위 타입의 객체를 하위 타입으로 바꾸어도 프로그램은 일관되게 동작해야 한다.
ISP(Interface Segregation Principle, 인터페이스 분리 원칙): 클라이언트는 이용하지 않는 메소드에 의존하지 않도록 인터페이스를 분리해야 한다.
DIP(Dependency Inversion Principle, 의존 역전 법칙): 클라이언트는 추상화(인터페이스)에 의존해야 하며, 구체화(구현된 클래스)에 의존해선 안된다.

[ 절차지향 프로그래밍 VS 객체지향 프로그래밍 ]
절차지향 프로그래밍
물이 위에서 아래로 흐르는 것처럼 순차적인 처리를 중요시하는 프로그래밍 기법이다.
가장 대표적인 언어로 C언어가 있다.
컴퓨터의 처리구조와 유사해 실행속도가 빠르다.
코드의 순서가 바뀌면 동일한 결과를 보장하기 어렵다.

객체지향 프로그래밍
실제 세계의 사물들을 객체로 모델링하여 개발을 진행하는 프로그래밍 기법
가장 대표적인 언어로 Java가 있다.
캡슐화, 상속, 다형성 등과 같은 기법을 이용할 수 있다. 다형성은 동일한 키보드의 키가 다른 역할을 하는 것처럼 하나의 메소드나 클래스가 다양한 방법으로 동작하는 것을 의미한다.
절치지향 언어보다 실행속도가 느리다.

[ RESTful API ]
REST(REpresentational State Transfer)ful API는 HTTP 통신에서 어떤 자원에 대한 CRUD 요청을 Resource와 Method로 표현하여 특정한 형태로 전달하는 방식입니다. RESTful API는 아래와 같은 것들로 구성됩니다.

Resource(자원, URI)
Method(요청 방식, GET or POST 등)
Representation of Resource(자원의 형태, JSON or XML 등)

[ 함수형 프로그래밍 ]
함수평 프로그래밍의 가장 큰 특징은 immutable data와 first class citizen으로서의 함수입니다. 함수형 프로그래밍은 부수효과가 없는 순수 함수를 이용하여 프로그램을 만드는 것이다. 부수 효과가 없는 순수 함수란 데이터의 값을 변경시키지 않으며 객체의 필드를 설정하는 등의 작업을 하지 않는 함수를 의미합니다.

[ 메모리 구조 ]
코드, 데이터, 힙, 스택

코드 영역: 실행할 프로그램의 코드가 저장되는 영역으로 텍스트 영역이라고도 부릅니다. 사용자가 프로그램 실행 명령을 내리면 OS가 HDD에서 메모리로 실행 코드를 올리게 되고, CPU는 코드 영역에 저장된 명령어를 하나씩 처리하게 됩니다.

데이터 영역: 프로그램의 전역 변수(global)와 정적 변수(static)가 저장되는 영역입니다. 데이터 영역은 프로그램의 시작과 함께 할당되며, 프로그램이 종료되면 소멸합니다.

힙 영역: 프로그래머가 직접 관리할 수 있는 메모리 영역으로 이 공간에 메모리를 할당하는 것을 동적 할당이라고 부릅니다. Java에서는 가비지 컬렉터가 자동으로 해제해줍니다. 힙 영역은 스택 영역과 달리 낮은 주소에서 높은 주소로 메모리가 할당됩니다.

스택 영역: 함수의 호출과 함께 할당되며 지역 변수와 매개 변수가 저장되는 영역입니다. 스택 영역에 저장되는 함수의 호출 정보를 스택프레임이라고 합니다. 스택 영역은 함수의 호출이 완료되면 소멸합니다. 스택 영역은 높은 주소에서 낮은 주소로 메모리가 할당됩니다.

[ Parameter와 Argument의 차이 ]
Parameter: 함수를 선언할 때 사용된 변수
Argument: 함수가 호출되었을 때 함수의 파라미터로 전달된 실제 값

[ Call By Value와 Call By Reference 차이 ]
Call By Value
인자로 받은 값을 복사하여 처리하는 방식
Call By Value에 의해 넘어온 값을 증가시켜도 원래의 값이 보존된다.
값을 복사하여 넘기기 때문에 메모리 사용량이 늘어난다.

Call By Reference
인자로 받은 값의 주소를 참조하여 직접 값에 영향을 주는 방식
값을 복사하지 않고 직접 참조하기 때문에 속도가 빠르다.
원래의 값에 영향을 주는 리스크가 존재한다.

예를 들어 아래와 같은 코드가 있다고 할 때, a라는 새로운 변수가 생성되어 Call By Value로 전달되기 때문에 메모리를 많이 사용하지만 a를 변경하여도 원래 값인 f는 영향을 받지 않습니다

[ 프레임워크와 라이브러리 차이 ]
라이브러리: 사용자가 흐름에 대한 제어를 하며 필요한 상황에 가져다가 쓸 수 있다.
프레임워크: 전체적인 흐름을 자체적으로 제어한다.

프레임워크와 라이브러리는 실행 흐름에 대한 제어 권한이 어디 있는지에 따라 달라집니다. 프레임워크를 사용하면 사용자가 관리해야 하는 부분을 프레임워크에 넘김으로써 신경써야 할 것을 줄이는 제어의 역전(IoC, Inversion Of Control)이 적용됩니다.

[ 병렬 처리 프레임워크의 종류와 특징 ]
Hadoop
HDFS(Hadoop Distributed File System)를 활용해 데이터를 주고 받는다.
데이터가 여러 노드에 분산되어 저장되기 때문에 손실의 우려가 없다는 장점이 있다.
하지만 File I/O를 기반으로 작동하기 때문에 처리 속도가 느리다.

Spark
In-Memory 상 에서 데이터를 주고받고 연산을 수행한다.
메모리를 사용해 데이터를 처리하기 때문에 Hadoop보다 속도가 약 100배 정도 빠르다.
하지만 메모리상에서 처리하기 때문에 장애가 발생한 경우 응용 프로그램을 처음부터 다시 시작해야 한다.

[ 동기와 비동기의 차이 ]
동기(Synchronous) 방식
요청을 보내고 실행이 끝나면 다음 동작을 처리하는 방식
순서에 맞추어 진행되기 때문에 제어하기 쉽다.
여러가지 요청을 동시에 처리할 수 없어 효율이 떨어진다.
동기 방식의 예시로는 콜센터 종업원이 일을 처리하는 방식이 될 수 있다. 콜센터의 직원은 한 손님의 전화 응대가 끝난 후에 다음 손님의 응대를 진행할 수 있다.

비동기(Asynchronous) 방식
요청을 보내고 해당 동작의 처리 여부와 상관없이 다음 요청이 동작하는 방식
작업이 완료되는 시간을 기다릴 필요가 없기 때문에 자원을 효율적으로 사용할 수 있다.
작업이 완료된 결과를 제어하기 어렵다.
비동기 방식의 예제로는 이메일이 있다. 우리는 한 사람에게 이메일을 보냈을 때 답변을 받지 않고도 이메일을 다시 보낼 수 있다.

[ SQL Injection ]
SQL Injection이란 공격자가 악의적인 의도를 갖는 구문을 삽입하여 공격자가 원하는 SQL을 실행하도록 하는 웹해킹기법입니다. 예를 들어 아래와 같은 간단한 SQL 문이 있을 때 INPUT1에 'OR 1=1--을 넣는 것입니다.

SELECT * FROM USER WHERE ID = 'INPUT1' AND PASSWORD = 'INPUT2'

SELECT * FROM USER WHERE ID = '' OR 1=1 --INPUT1' AND PASSWORD = 'INPUT2'

INPUT1으로 'OR 1=1--을 넣으면 보이는 것처럼 뒤의 내용은 주석처리가 되고 WHERE 문은 항상 참이 됩니다.

이러한 공격을 방지하기 위해 특수문자 및 SQL 예약어들을 필터링하거나 SQL 오류 메세지를 노출하지 않는 등의 방법을 취해야 합니다.

1. 프로그래밍 공통 - 고급
   [ 메세지 큐(Message Queue)란? ]
   메세지 큐(Message Queue)란 Queue 자료구조를 이용하여 데이터(메세지)를 관리하는 시스템으로, 비동기 통신 프로토콜을 제공하여 메세지를 빠르게 주고 받을 수 있게 해준다. 메세지 큐에서는 Producer(생산자)가 Message를 Queue에 넣어두면, Consumer가 Message를 가져와 처리하게 된다. 메세지 큐에는 Kafka, Rabbit MQ, AMPQ 등이 있다.

[ Docker(도커)와 Kubernates(쿠버네티스) ]
Docker는 컨테이너 기반의 가상화 기술입니다. 기존에는 하드웨어를 가상화하였기 때문에 Host OS 위에 Guest OS를 설치해야 했습니다. 하지만 이러한 방식은 상당히 무겁고 느려 한계가 많이 있었습니다.

그래서 이를 극복하고자 프로세스를 격리시킨 컨테이너를 통해 가상화를 하는 Docker(도커)와 같은 기술들이 등장하게 되었고, 도커를 통해 구동되는 컨테이너를 관리하기 위한 Kubernates(쿠버네티스)가 등장하게 되었습니다.

[ Docker(도커)의 장/단점 ]
장점
쉽고 빠른 실행 환경 구축
하드웨어 자원 절감
Docker Hub와 같은 공유 환경 제공

단점
개발 초기의 오버헤드
Linux 친화적

[ TDD(Test-Driven Development) ]
TDD(Test-Driven Development)는 매우 짧은 개발 사이클의 반복에 의존하는 개발 프로세스로, 개발자는 우선 요구되는 기능에 대한 테스트케이스를 작성하고, 그에 맞는 코드를 작성하여 테스트를 통과한 후에 상황에 맞게 리팩토링하는 테스트 주도 개발 방식을 의미합니다.

개발자는 테스트를 작성하기 위해 해당 기능의 요구사항을 확실히 이해해야 하기 때문에 개발 전에 요구사항에 집중할 수 있도록 도와주지만 테스트를 위한 진입 장벽과 작성해야 하는 코드의 증가는 단점으로 뽑힙니다.

[ DDD(Domain-Driven Design) ]
DDD(Domain-Driven Design)는 실세계에서 사건이 발생하는 집합인 Domain(도메인)을 중심으로 설계하는 방법입니다. 옷 쇼핑몰을 예로 들면 손님들이 주문하는 도메인, 점주들이 관리하는 도메인 등이 있을 수 있습니다. 이러한 도메인들이 서로 상호작용하며 설계하는 것이 도메인 주도 설계입니다. 도메인 주도 설계에서 도메인은 각각 분리되어 있는데, 이러한 관점에서 MSA(MicroService Architecture)를 적용하면 용이한 설계를 할 수 있습니다. DDD에서는 같은 객체들이 존재할 수 있는데, 예를 들어 옷 구매자의 입장에서는 (name, price)와 같은 객체 정보를 담지만, 판매자의 입장에서는(madeTie, size, madeCountry) 등이 있을 수 있습니다. 즉, 문맥에 따라 객체의 역할이 바뀔 수 있는 것이 DDD입니다.

[ MSA란? ]
MSA(Microservice Architecture)는 모든 시스템의 구성요소가 한 프로젝트에 통합되어 있는 Monolithic Architecture(모놀리식 아키텍쳐)의 한계점을 극복하고자 등장하게 되었습니다. MSA는 1개의 시스템을 독립접으로 배포가능한 각각의 서비스로 분할합니다. 각각의 서비스는 API를 통해 데이터를 주고받으며 1개의 큰 서비스를 구성합니다.

장점
일부 서비스에 장애가 발생하여도 전체 서비스에 장애가 발생하지 않는다.
각각의 서비스들은 서로 다른 언어와 프레임워크로 구성될 수 있다.
서비스의 확장이 용이하다.

단점
서비스가 분리되어 있어, 테스팅이나 트랜잭션 처리 등이 어렵다.
서비스 간에 API로 통신하기 때문에 그에 대한 비용이 발생한다.
서비스 간의 호출이 연속적이기 때문에 디버깅 및 에러 트레이싱이 어렵다.

2. 자료구조

[ 자료구조와 알고리즘 ]
자료구조는 데이터를 원하는 규칙 또는 목적에 맞게 저장하기 위한 구조이고, 알고리즘이란 자료구조에 쌓인 데이터를 활용해 어떠한 문제를 해결하기 위한 여러 동작들의 모임입니다.

[ 스택, 큐, 트리, 힙 구조 설명 ]
스택: 세로로 된 바구니와 같은 구조로 먼저 넣게 되는 자료가 마지막으로 나오게 되는 First-In Last-Out(FILO) 구조이다.
큐: 가로로 된 통과 같은 구조로 먼저 넣게 되는 자료가 가장 먼저 나오는 First-In First-Out(FIFO) 구조이다.
트리: 정점과 간선을 이용해 사이클을 이루지 않도록 구성한 Graph의 특수한 형태로, 계층이 있는 데이터를 표현하기에 적합하다.

우선순위 큐와 내부 구조 및 시간복잡도 ]
우선순위큐는 가장 우선순위가 높은 데이터를 먼저 꺼내기 위해 고안된 자료구조입니다. 우선순위 큐를 구현하기 위해서 일반적으로 힙을 사용합니다. 힙은 완전이진트리를 통해서 구현되었기 때문에 우선순위 큐의 시간복잡도는 O(logn)입니다.

[ 해시 테이블와 해시 테이블의 시간 복잡도 ]
해시 테이블은 (Key, Value)로 데이터를 저장하는 자료구조 중 하나로 빠른 데이터 검색이 필요할 때 유용합니다. 해시 테이블은 Key값에 해시함수를 적용해 고유한 index를 생성하여 그 index에 저장된 값을 꺼내오는 구조입니다.

해시 테이블은 고유한 index로 값을 조회하기 때문에 평균적으로 O(1)의 시간복잡도를 갖습니다. 하지만 해시의 index값이 충돌이 발생한 경우 충돌된 index값에 대해 연결된 데이터들을 조회하여 원하는 값을 조회하기 때문에 O(N)까지 증가할 수 있습니다.

[ LinkedList와 ArrayList 차이 ]
ArrayList는 데이터들이 순서대로 늘어선 배열의 형식을 취하고 있지만, LinkedList는 자료의 주소값으로 서로 연결된 형식을 가지고 있습니다. 이러한 구조에 의해 둘은 각각의 장단점을 가지고 있습니다.

ArrayList
원하는 데이터에 무작위로 접근할 수 있다.
리스트의 크기가 제한되어 있으며, 리스트의 크기를 재조정하는 것은 많은 연산이 필요하다.
데이터의 추가/삭제를 위해서는 임시 배열을 생성하여 복제하고 있어 시간이 오래 걸린다.

LinkedList
리스트의 크기에 영향 없이 데이터를 추가할 수 있다.
데이터를 추가하기 위해 새로운 노드를 생성하여 연결하므로 추가/삭제 연산이 빠르다.
무작위 접근이 불가능하며, 순차 접근만이 가능하다.

[ 큐와 스택의 구현 ]
큐(Queue): Array로 구현하면 poll 연산 이후 객체를 앞당기는 작업이 필요하다. 하지만 List로 구현하면 객체 1개만 제거하면 되므로 삽입 및 삭제가 용이한 LinkedList로 구현하는 것이 좋다.
스택(Stack): List로 구현하면 객체를 제거하는 작업이 필요하다. 하지만 Array로 구현하면 삭제할 필요 없이 index를 줄이고 초기화만 하면 되므로, Array로 구현하는 것이 좋다.

2. 자료구조 - 고급
   [ AVL 트리 ]
   AVL 트리란 한 쪽으로 값이 치우치는 이진 탐색 트리(Binary Search Tree, BST)의 한계점을 보완하기 위해 만들어진 균형 잡힌 이진 트리입니다. AVL은 항상 좌/우로 데이터를 균형잡힌 상태로 유지하기 위해 추가적인 연산을 진행합니다.

[ 레드블랙 트리 ]
레드블랙 트리는 모든 노드를 빨간색 또는 검은색으로 색칠합니다. 그리고 연결된 노드들은 색이 중복되지 않도록 관리됩니다.

3. 알고리즘

[ 버블소트, 힙소트, 머지소트, 퀵소트, 삽입소트 ]

버블소트
서로 인접한 두 원소를 비교하여 정렬하는 알고리즘입니다. 0번 인덱스부터 n-1번 인덱스까지 n번까지의 모든 인덱스를 비교하며 정렬합니다. 시간복잡도는 𝑂(𝑛2) 입니다.

힙소트
주어진 데이터를 힙 자료구조로 만들어 최대값 또는 최소값부터 하나씩 꺼내서 정렬하는 알고리즘입니다. 힙소트가 가장 유용한 경우는 전체를 정렬하는 것이 아니라 가장 큰 값 몇개만을 필요로 하는 경우입니다. 시간복잡도는 𝑂(𝑛𝑙𝑜𝑔2𝑛) 입니다.

머지소트
주어진 배열을 크기가 1인 배열로 분할하고 합병하면서 정렬을 진행하는 분할/정복 알고리즘입니다. 시간복잡도는 𝑂(𝑛𝑙𝑜𝑔2𝑛) 입니다.

퀵소트
매우 빠른 정렬 속도를 자랑하는 분할 정복 알고리즘 중 하나로 합병정렬과 달리 리스트를 비균등하게 분할합니다. 피봇을 설정하고 피봇보다 큰값과 작은값으로 분할하여 정렬을 합니다. 시간복잡도는 𝑂(𝑛𝑙𝑜𝑔2𝑛) 이며 리스트가 계속해서 불균등하게 나눠지는 경우 시간복잡도가 𝑂(𝑛2) 까지 나빠질 수 있습니다.

삽입정렬
두 번째 값부터 시작하여 그 앞에 존재하는 원소들과 비교하여 삽입할 위치를 찾아 삽입하는 정렬 알고리즘입니다. 삽입 정렬의 평균 시간복잡도는 𝑂(𝑛2) 이며, 가장 빠른 경우 𝑂(𝑛) 까지 높아질 수 있습니다.

[ 정렬 알고리즘 시간복잡도

[ 동적 프로그래밍(Dynamic Programming)이란? ]
동적 프로그래밍(Dynamic Programming) 이란 주어진 문제를 풀기 위해서, 문제를 여러 개의 하위 문제(subproblem)로 나누어 푼 다음, 그것을 결합하여 해결하는 방식입니다. 동적 프로그래밍에서는 어떤 부분 문제가 다른 문제들을 해결하는데 사용될 수 있어, 답을 여러 번 계산하는 대신 한 번만 계산하고 그 결과를 재활용하는 메모이제이션(Memoization) 기법으로 속도를 향상 시킬 수 있습니다.

[ 동적 프로그래밍(Dynamic Programming)의 두 가지 조건 ]
동적 프로그래밍(Dynamic Programming)으로 문제를 해결하기 위해서는 주어진 문제가 다음의 조건을 만족해야 한다

Overlapping Subproblem(중복되는 부분문제): 주어진 문제는 같은 부분 문제가 여러번 재사용된다.
Optimal Substructure(최적 부분구조): 새로운 부분 문제의 정답을 다른 부분 문제의 정답으로부터 구할 수 있다.

[ 허프만 코딩이란 ]
허프만 코딩은 문자의 빈도를 이용해 압축하는 방법으로 빈도가 높은 문자에 짧은 코드를 부여합니다. 허프만 코드는 접두부 코드와 최적 코드를 사용합니다.

접두부 코드: 문자에 부여된 코드가 다른 이진 코드의 접두부가 되지 않는 코드
최적코드: 인코딩된 메세지의 길이가 가장 짧은 코드

4.네트워크

[ 웹 동작 방식 ]

1. 사용자가 브라우저에 URL을 입력
2. 브라우저는 DNS를 통해 서버의 진짜 주소를 찾음
3. HTTP 프로토콜을 사용하여 HTTP 요청 메세지를 생성함
4. TCP/IP 연결을 통해 HTTP요청이 서버로 전송됨
5. 서버는 HTTP 프로토콜을 활용해 HTTP 응답 메세지를 생성함
6. TCP/IP 연결을 통해 요청한 컴퓨터로 전송
7. 도착한 HTTP 응답 메세지는 웹페이지 데이터로 변환되고, 웹 브라우저에 의해 출력되어 사용자가 볼 수 있게 됨

[ TCP와 UDP 차이 ]
TCP는 연결형 서비스로 3-way handshaking 과정을 통해 연결을 설정합니다. 그렇기 때문에 높은 신뢰성을 보장하지만 속도가 비교적 느리다는 단점이 있습니다. UDP는 비연결형 서비스로 3-way handshaking을 사용하지 않기 때문에 신뢰성이 떨어지는 단점이 있습니다. 하지만 수신 여부를 확인하지 않기 때문에 속도가 빠릅니다. TCP는 신뢰성이 중요한 파일 교환과 같은 경우에 쓰이고 UDP는 실시간성이 중요한 스트리밍에 자주 사용됩니다.

[ 3-way handshaking vs 4-way handshaking ]
https://mindnet.tistory.com/entry/%EB%84%A4%ED%8A%B8%EC%9B%8C%ED%81%AC-%EC%89%BD%EA%B2%8C-%EC%9D%B4%ED%95%B4%ED%95%98%EA%B8%B0-22%ED%8E%B8-TCP-3-WayHandshake-4-WayHandshake

TCP 3-way Handshake
TCP는 장치들 사이에 논리적인 접속을 성립(establish)하기 위하여 three-way handshake를 사용한다.
TCP 3 Way Handshake는 TCP/IP프로토콜을 이용해서 통신을 하는 응용프로그램이 데이터를 전송하기 전에

먼저 정확한 전송을 보장하기 위해 상대방 컴퓨터와 사전에 세션을 수립하는 과정을 의미한다..

Client > Server : TCP SYN
Server > Client : TCP SYN ACK
Client > Server : TCP ACK

여기서 SYN은 'synchronize sequence numbers', 그리고 ACK는'acknowledgment' 의 약자이다.
이러한 절차는 TCP 접속을 성공적으로 성립하기 위하여 반드시 필요하다.

TCP의 3-way Handshaking 역할

양쪽 모두 데이타를 전송할 준비가 되었다는 것을 보장하고, 실제로 데이타 전달이 시작하기전에 한쪽이 다른 쪽이 준비되었다는 것을 알수 있도록 한다.
양쪽 모두 상대편에 대한 초기 순차일련변호를 얻을 수 있도록 한다.

• TCP의 3-way Handshaking 과정

[STEP 1]
A클라이언트는 B서버에 접속을 요청하는 SYN 패킷을 보낸다. 이때 A클라이언트는 SYN 을 보내고 SYN/ACK 응답을 기다리는SYN_SENT 상태가 되는 것이다.

[STEP 2]
B서버는 SYN요청을 받고 A클라이언트에게 요청을 수락한다는 ACK 와 SYN flag 가 설정된 패킷을 발송하고 A가 다시 ACK으로 응답하기를 기다린다. 이때 B서버는 SYN_RECEIVED 상태가 된다.

[STEP 3]
A클라이언트는 B서버에게 ACK을 보내고 이후로부터는 연결이 이루어지고 데이터가 오가게 되는것이다. 이때의 B서버 상태가 ESTABLISHED 이다.
위와 같은 방식으로 통신하는것이 신뢰성 있는 연결을 맺어 준다는 TCP의 3 Way handshake 방식이다.

4-way Handshaking

TCP의 4-way Handshaking 과정

3-Way handshake는 TCP의 연결을 초기화 할 때 사용한다면, 4-Way handshake는 세션을 종료하기 위해 수행되는 절차이다.

[STEP 1]
클라이언트가 연결을 종료하겠다는 FIN플래그를 전송한다.

[STEP 2]
서버는 일단 확인메시지를 보내고 자신의 통신이 끝날때까지 기다리는데 이 상태가 TIME_WAIT상태다.

[STEP 3]
서버가 통신이 끝났으면 연결이 종료되었다고 클라이언트에게 FIN플래그를 전송한다.

[STEP 4]
클라이언트는 확인했다는 메시지를 보낸다.

그런데 만약 "Server에서 FIN을 전송하기 전에 전송한 패킷이 Routing 지연이나 패킷 유실로 인한 재전송 등으로 인해 FIN패킷보다 늦게 도착하는 상황"이 발생한다면 어떻게 될까요?

Client에서 세션을 종료시킨 후 뒤늦게 도착하는 패킷이 있다면 이 패킷은 Drop되고 데이터는 유실될 것입니다.

이러한 현상에 대비하여 Client는 Server로부터 FIN을 수신하더라도 일정시간(디폴트 240초) 동안 세션을 남겨놓고 잉여 패킷을 기다리는 과정을 거치게 되는데 이 과정을 "TIME_WAIT" 라고 합니다.

[ GET과 POST 차이 ]
GET은 데이터를 조회하기 위해 사용되는 방식으로 데이터를 헤더에 추가하여 전송하는 방식입니다. URL에 데이터가 노출되기 때문에 보안적으로 중요한 데이터를 포함해서는 안됩니다.

POST는 데이터를 추가 또는 수정하기 위해 사용되는 방식으로 데이터를 바디에 추가하여 전송하는 방식입니다. 완전히 안전하다는 것은 아니지만 URL에 데이터가 노출되지 않아 GET보다는 안전합니다.

[ 공인 IP와 사설 IP 차이 ]

공인 IP
전세계에서 유일한 IP로 ISP(인터넷 서비스 공급자)가 제공하는 IP주소
외부에 공개되어 있기 때문에 인터넷에 연결된 다른 장비로부터 접근이 가능하다.
그에 따라 방화벽 등과 같은 보안 설정을 해주어야 한다.

사설 IP
어떤 네트워크 안에서 사용되는 IP주소
IPV4의 부족으로 인해 모든 네트워크가 공인 IP를 사용하는 것이 불가능하기 때문에 네트워크 안에서 라우터를 통해 할당받는 가상의 주소이다.
별도의 설정 없이는 외부에서 접근이 불가능하다.

[ 웹 접근성의 국제표준 ]

웹 접근성을 높이기 위해 고안된 웹 표준은 웹에서 표준적으로 사용되는 기술이나 규칙을 의미합니다. 웹 표준을 정하기 위하 W3C(World Wide Web Consortium)이 설립되었으며 웹 표준으로 구조 언어인 HTML, 표현 언어인 CSS, 동작 언어인 Script를 지정하였습니다.

[ OSI 7계층 ]

7 계층(응용 계층): 사용자와 직접 상호작용하는 응용 프로그램들이 포함된 계층
6 계층(표현 계층): 데이터의 형식(Format)을 정의하는 계층
5 계층(세션 계층): 컴퓨터끼리 통신을 하기 위해 세션을 만드는 계층
4 계층(전송 계층): 최종 수신 프로세스로 데이터의 전송을 담당하는 계층
3 계층(네트워크 계층): 패킷을 목적지까지 가장 빠른 길로 전송하기 위한 계층
2 계층(데이터링크 계층): 데이터의 물리적인 전송과 에러 검출, 흐름 제어를 담당하는 계층
1 계층(물리 계층): 데이터를 전기 신호로 바꾸어주는 계층

[ HTTP 프로토콜이란? ]
HTTP(Hyper Text Transfer Protocal)이란 서버/클라이언트 모델을 따라 데이터를 주고 받기 위한 프로토콜입니다. HTTP는 애플리케이션 레벨의 프로토콜로 TCP/IP 위에서 작동합니다. HTTP는 상태를 가지고 있지 않는 Stateless 프로토콜이며 Method, Path, Version, Headers, Body 등으로 구성됩니다.

[ HTTP vs HTTPS ]
HTTP는 평문 데이터를 전송하는 프로토콜이기 때문에, HTTP로 비밀번호나 주민번호 등을 주고 받으면 제3자에 의해 조회될 수 있습니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 HTTP에 암호화가 추가된 프로토콜이 HTTPS입니다. HTTPS에는 대칭키 암호화와 비대칭키 암호화가 모두 사용됩니다. 비대칭키 암/복호화는 비용이 매우 크기 때문에 서버와 클라이언트가 주고받는 모든 메세지를 비대칭키로 암호화하면 오버헤드가 발생할 수 있습니다. 그래서 서버와 클라이언트가 최초 1회로 서로 대칭키를 공유하기 위한 과정에서 비대칭키 암호화를 사용하고, 이후에 메세지를 주고 받을 때에는 대칭키 암호화를 사용합니다. 이러한 과정을 정리하면 다음과 같습니다.

1. 클라이언트(브라우저)가 서버로 최초 연결 시도를 함
2. 서버는 공개키(엄밀히는 인증서)를 브라우저에게 넘겨줌
3. 브라우저는 인증서의 유효성을 검사하고 세션키를 발급함
4. 브라우저는 세션키를 보관하며 추가로 서버의 공개키로 세션키를 암호화하여 서버로 전송함
5. 서버는 개인키로 암호화된 세션키를 복호화하여 세션키를 얻음
6. 클라이언트와 서버는 동일한 세션키를 공유하므로 데이터를 전달할 때 세션키로 암호화/복호화를 진행함

공개키로 암호화된 메세지는 개인키를 가지고 있어야만 복호화가 가능하기 때문에, 서버(기업)을 제외한 누구도 원본 데이터를 얻을 수 없습니다.

[ HTTP 1 vs HTTP 2 ]
HTTP1은 기본적으로 연결당 하나의 요청/응답을 처리하여 다음과 같은 문제를 가지고 있었습니다.

HOL(Head Of Line) Blocking (특정 응답 지연): 클라이언트의 요청과 서버의 응답이 동기화되어 지연 발생
RTT(Round Trip TIme) 증가 (양방향 지연): 패킷 왕복 시간의 지연 발생
헤더 크기의 비대: 쿠키 등과 같은 메타데이터에 의해 헤더가 비대해짐

그리고 HTTP2는 다음과 같은 기술을 사용하여 HTTP1의 성능 문제를 해결하였습니다.

Multiplexed Streams: 하나의 커넥션으로 여러 개의 메세지를 동시에 주고 받을 수 있음
Stream Prioritization: 요청온 리소스간의 의존관계를 설정하여 먼저 응답해야하는 리소스를 우선적으로 반환함
Header Compression: 헤더 정보를 HPACK 압축 방식을 이용하여 압축 전송함
Server Push: HTML문서 상에 필요한 리소스를 클라이언트 요청없이 보내줄 수 있음

5.운영체제

[ Byte Ordering이란 ]
Byte Ordering이란 데이터가 저장되는 순서를 의미합니다. Byte Ordering의 방식에는 빅엔디안(Big Endian)과 리틀엔디안(Little Endian)이 있습니다.

MSB: Most signnificant byte
LSB: Least signnificant byte

Big Endian
MSB가 가장 낮은 주소에 위치하는 저장 방식
네트워크에서 데이터를 전송할 때 주로 사용됨
가장 낮은 주소에 MSB가 저장되므로, offset=0인 Byte를 보면 양수/음수를 바로 파악할 수 있다.

Little Endian
MSB가 가장 높은 주소에 위치하는 방식
마이크로프로세서에서 주로 사용된다.
가장 낮은 주소에 부호값이 아닌 데이터가 먼저 오기 때문에, 바로 연산을 할 수 있다.

[ 메모리란 ]
메모리는 컴퓨터에서 작업을 수행하기 위해 처리 대상이나 결과 등을 저장하기 위한 공간입니다. 프로그램을 실행하기 위한 정보들은 메모리에 저장되어 처리됩니다.

[ 프로세스와 쓰레드의 차이 ]
프로세스
정의: 메모리에 올라와 실행되고 있는 프로그램의 인스턴스

1. 운영체제로부터 독립된 메모리 영역을 할당받는다. (다른 프로세스의 자원에 접근 X)
2. 프로세스들은 독립적이기 때문에 통신하기 위해 IPC를 사용해야 한다.
3. 프로세스는 최소 1개의 쓰레드(메인 쓰레드)를 가지고 있다.

쓰레드
정의: 프로세스 내에서 할당받은 자원을 이용해 동작하는 실행 단위
1. 쓰레드는 프로세스 내에서 Stack만 따로 할당 받고, Code, Data, Heap 영역은 공유한다.
(Stack을 분리한 이유는 Stack에는 함수의 호출 정보가 저장되는데, Stack을 공유하면 LIFO 구조에 의해 실행 순서가 복잡해지기 때문에 실행 흐름을 원활하게 만들기 위함이다.)
2. 쓰레드는 프로세스의 자원을 공유하기 때문에 다른 쓰레드에 의한 결과를 즉시 확인할 수 있다.
3. 프로세스 내에 존재하며 프로세스가 할당받은 자원을 이용하여 실행된다.

[ 컨텍스트 스위칭(Context Switching)이란? ]
Context Switching이란 인터럽트를 발생시켜 CPU에서 실행중인 프로세스를 중단하고, 다른 프로세스를 처리하기 위한 과정입니다. Context Switching는 현재 실행중인 프로세스의 상태(Context)를 먼저 저장하고, 다음 프로세스를 동작시켜 작업을 처리한 후에 이전에 저장된 프로세스의 상태를 다시 복구합니다. 여기서 인터럽트란 CPU가 프로세스를 실행하고 있을 때, 입출력 하드웨어 등의 장치나 예외상황이 발생하여 처리가 필요함을 CPU에게 알리는 것을 말합니다.

[ 멀티 프로세스 VS 멀티 쓰레드 ]
멀티 프로세스
하나의 프로그램을 여러 개의 프로세스로 구성하여 각 프로세스가 1개의 작업을 처리하도록 하는 것

1. 1개의 프로세스가 죽어도 자식 프로세스 이외의 다른 프로세스들은 계속 실행된다. (자식 프로세스는 실행되지 않는다.)
2. Context Switching을 위한 오버헤드(캐시 초기화, 인터럽트 등)가 발생한다.
3. 프로세스는 각각 독립적인 메모리를 할당받았기 때문에 통신하는 것이 어렵다.

멀티 쓰레드
하나의 프로그램을 여러 개의 쓰레드로 구성하여 각 쓰레드가 1개의 작업을 처리하도록 하는 것
1. 프로세스를 위해 자원을 할당하는 시스템콜이나 Context Switching의 오버헤드를 줄일 수 있다.
2. 쓰레드는 메모리를 공유하기 때문에, 통신이 쉽고 자원을 효율적으로 사용할 수 있다.
3. 하나의 쓰레드에 문제가 생기면 전체 프로세스가 영향을 받는다.
4. 여러 쓰레드가 하나의 자원에 동시에 접근하는 경우 자원 공유(동기화)의 문제가 발생할 수 있다.

[ 데드락(DeadLock) 이란? ]
데드락(DeadLock) 또는 교착상태란 한정된 자원을 여러 프로세스가 사용하고자 할 때 발생하는 상황으로, 프로레스가 자원을 얻기 위해 영구적으로 기다리는 상태입니다. 예를 들어 다음과 같은 상황에서 데드락이 발생할 수 있습니다.

자원 A를 가진 프로세스 P1과 자원 B를 가진 프로세스 P2가 있을 때, P1은 B를 필요로 하고 P2는 A를 필요로 한다면 두 프로세스 P1, P2는 서로 자원을 얻기위해 무한정 기다리게 됩니다.

[ 멀티 쓰레드 프로그래밍 작성 시 유의점 ]
멀티 쓰레드 프로그램을 개발한다면, 다수의 쓰레드가 공유 데이터에 동시에 접근하는 경우에 상호 배제를 제거해 교착 상태를 예방하고 동기화 기법을 통해 동시성 문제가 발생하지 않도록 발생하지 않도록 주의해야 합니다.

[ 세마포어(Semaphore) vs 뮤텍스(Mutex) 차이 ]
뮤텍스는 Locking 메커니즘으로 락을 걸은 쓰레드만이 임계 영역을 나갈때 락을 해제할 수 있습니다. 하지만 세마포어는 Signaling 메커니즘으로 락을 걸지 않은 쓰레드도 signal을 사용해 락을 해제할 수 있습니다. 세마포어의 카운트를 1로 설정하면 뮤텍스처럼 활용할 수 있습니다.

[ CPU의 메모리 I/O 도중 생기는 병목 현상 해결 방법 ]
이러한 문제를 해결하기 위해 메모리를 계층화하여 병목현상을 해결하고 있습니다. 자주 접근하는 데이터의 경우에는 캐시에 저장하여 접근 속도를 향상 시킴으로써 부하를 줄이고 있습니다.

5. 운영체제 - 고급

[ 가상메모리와 페이지폴트 ]

가상메모리는 RAM의 부족한 용량을 보완하기 위해, 각 프로그램에 실제 메모리 주소가 아닌 가상의 메모리 주소를 할당하는 방식입니다. OS는 프로세스들의 내용(페이지) 중에서 덜 중요한 것들을 하드디스크에 옮겨 놓고, 관련 정보를 페이지 테이블에 기록합니다. CPU는 프로세스를 실행하면서 페이지 테이블을 통해 페이지를 조회하는데, 실제메모리에 원하는 페이지가 없는 상황이 발생할 수 있습니다(Valid bit를 통해 확인). 이것을 페이지 폴트라고 하는데 프로세스가 동작하면서 실제메모리에 필요한 데이터(페이지)가 없으면 가상메모리를 통해서 해당 데이터를 가져오게 됩니다. 가상메모리는 하드디스크에 저장되어 있기 때문에, 페이지폴트가 발생하면 I/O에 의한 속도의 저하가 발생합니다.

[ 페이지 교체 알고리즘과 LRU(Least Recently Used) ]
LRU(Least Recently Used)는 페이지를 교체하기 위한 알고리즘 중 하나입니다.

페이지를 교체하는 이유는 가상메모리를 통해 조회한 페이지는 다시 사용될 가능성이 높기 때문입니다. 페이지 교체를 위해서는 실제메모리에 존재하는 페이지를 가상메모리로 저장한 후에, 가상메모리에서 조회한 페이지를 실제메모리로 로드해야 됩니다. 그렇다면 어떤 실제메모리의 페이지를 가상메모리로 희생시킬 것이냐에 대한 문제가 발생하는데, 이때 사용하는 알고리즘 중 하나가 LRU(Least Recently Used) 알고리즘 입니다.

LRU 알고리즘은 실제메모리의 페이지들 중에서 가장 오랫동안 사용되지 않은 페이지를 선택하는 방식입니다. 그 외에도 먼저 적재된 페이지를 희생시키는 FIFO(First In First Out) 알고리즘이나 LRU 알고리즘을 응용하여 페이지에 Second-Change를 주는 LRU Approximation 등이 있습니다.

[ 페이지 교체 알고리즘과 LRU(Least Recently Used) ]
LRU(Least Recently Used)는 페이지를 교체하기 위한 알고리즘 중 하나입니다.

페이지를 교체하는 이유는 가상메모리를 통해 조회한 페이지는 다시 사용될 가능성이 높기 때문입니다. 페이지 교체를 위해서는 실제메모리에 존재하는 페이지를 가상메모리로 저장한 후에, 가상메모리에서 조회한 페이지를 실제메모리로 로드해야 됩니다. 그렇다면 어떤 실제메모리의 페이지를 가상메모리로 희생시킬 것이냐에 대한 문제가 발생하는데, 이때 사용하는 알고리즘 중 하나가 LRU(Least Recently Used) 알고리즘 입니다.

LRU 알고리즘은 실제메모리의 페이지들 중에서 가장 오랫동안 사용되지 않은 페이지를 선택하는 방식입니다. 그 외에도 먼저 적재된 페이지를 희생시키는 FIFO(First In First Out) 알고리즘이나 LRU 알고리즘을 응용하여 페이지에 Second-Change를 주는 LRU Approximation 등이 있습니다.

6.데이터베이스

[ 인덱스(index)란? ]
인덱스란 추가적인 쓰기 작업과 저장 공간을 활용하여 데이터베이스 테이블의 검색 속도를 향상시키기 위한 자료구조이다. 만약 우리가 책에서 원하는 내용을 찾는다고 하면, 책의 모든 페이지를 찾아 보는것은 오랜 시간이 걸린다. 그렇기 때문에 책의 저자들은 책의 맨 앞 또는 맨 뒤에 색인을 추가하는데, 데이터베이스의 index는 책의 색인과 같다.

데이터베이스에서도 테이블의 모든 데이터를 검색하면 시간이 오래 걸리기 때문에 데이터와 데이터의 위치를 포함한 자료구조를 생성하여 빠르게 조회할 수 있도록 돕고 있다.

만약 Index를 적용하지 않은 컬럼을 조회한다면, 전체를 탐색하는 Full Scan이 수행된다. Full Scan은 전체를 비교하여 탐색하기 때문에 처리 속도가 떨어진다.

[ 인덱스의 자료구조 ]
해시 테이블
1. 컬럼의 값으로 생성된 해시를 기반으로 인덱스를 구현한다.
2. 시간복잡도가 O(1)이라 검색이 매우 빠르다.
3. 부등호(<, >)와 같은 연속적인 데이터를 위한 순차 검색이 불가능하다.

B+Tree
1. 자식 노드가 2개 이상인 B-Tree를 개선시킨 자료구조이다.
2. BTree의 리프노드들을 LinkedList로 연결하여 순차 검색을 용이하게 하였다.
3. 해시 테이블보다 나쁜 O(𝑙𝑜𝑔2𝑛) 의 시간복잡도를 갖지만 해시테이블보다 흔하게 사용된다.

[ DB 정규화 ]
제1정규형: 모든 속성 값이 원자 값을 갖도록 분해한다.

제2정규형: 제1정규형을 만족하고, 기본키가 아닌 속성이 기본키에 완전 함수 종속이도록 분해한다.
(여기서 완전 함수 종속이란 기본키의 부분집합이 다른 값을 결정하지 않는 것을 의미한다.)

제3정규형: 제2정규형을 만족하고, 기본키가 아닌 속성이 기본키에 직접 종속(비이행적 종속)하도록 분해한다.
(여기서 이행적 종속이란 A->B->C가 성립하는 것으로, 이를 A,B와 B,C로 분해하는 것이 제3정규형이다.)

BCNF 정규형: 제3정규형을 만족하고, 함수 종속성 X->Y가 성립할 때 모든 결정자 X가 후보키가 되도록 분해한다.

[ 트랜잭션(Transaction)이란? ]
트랜잭션이란 데이터베이스 작업의 단위로써 하나 이상의 쿼리를 처리할 때 동일한 Connection 객체를 공유하여 에러가 발생한 경우 모든 과정을 되돌리기 위한 방법입니다.

[ 트랜잭션의 ACID란? ]
원자성(Atomicity): 트랜잭션에 포함된 작업은 전부 수행되거나 전부 수행되지 않아야 한다.
일관성(Consistency): 트랜잭션을 수행하기 전이나 후나 데이터베이스는 항상 일관된 상태를 유지해야 한다.
고립성(Isolation): 수행 중인 트랜잭션에 다른 트랜잭션이 끼어들어 변경중인 데이터 값을 훼손하지 않아야한다.
지속성(Durability): 수행을 성공적으로 완료한 트랜잭션은 변경한 데이터를 영구히 저장해야 한다.

[ 이상 현상의 종류 ]
삭제 이상: 튜플 삭제 시 같이 저장된 다른 정보까지 연쇄적으로 삭제되는 현상
삽입 이상: 튜플 삽입 시 특정 속성에 해당하는 값이 없어 NULL을 입력해야 하는 현상
수정 이상: 튜플 수정 시 중복된 데이터의 일부만 수정되어 일어나는 데이터 불일치 현상

[ DB 락의 종류 ]
DB 락은 여러 개의 트랜잭션들이 하나의 데이터로 동시에 접근하려고 할 때 이를 제어해주는 도구이다.

공유락(LS, Shared Lock): 트랜잭션이 읽기를 할 때 사용하는 락, 데이터를 읽을 수 있지만 쓸 수 없음
베타락(LX, Exclusive Lock): 트랜잭션이 읽고 쓰기를 할 때 사용하는 락, 데이터를 읽고 쓸 수 있음

[ RDBMS와 NoSQL 차이 ]
RDBMS
2차원의 행과 열로 데이터의 관계를 관리하는 데이터베이스
장점: 스키마에 맞추어 데이터를 관리하기 때문에 데이터의 정합성을 보장할 수 있다.
단점: 시스템이 커질 수록 쿼리가 복잡해지고 성능이 저하되며, 수평적 확장이 어렵다.
NoSQL
RDBMS가 비대해짐에 따라 관계가 복잡해져, 이를 극복하기 위해 등장하게 된 데이터베이스
장점: NOSQL은 스키마 없이 Key-Value 형태로 데이터를 관리하여 좀 더 자유롭게 데이터를 관리할 수 있다.
단점: 중복된 데이터가 추가 가능하여, 이에 대한 관리가 필요하다.

6. 데이터베이스 - 고급
   [ 힌트(Hint)란? ]
   힌트란 SQL을 튜닝하기 위한 지시구문입니다. 옵티마이저가 최적의 계획으로 SQL문을 처리하지 못하는 경우에 개발자가 직접 최적의 실행 계획을 제공하는 것입니다. 힌트는 아래와 같이 SELECT 다음에 작성할 수 있으며, INDEX, PARALLEL 등 다양한 힌트절이 있습니다.

# 사용가능한 힌트절: PARALLE, INDEX, FULL ...
SELECT /*+ [힌트절] */ 

[ 클러스터링 vs 리플리케이션 ]
리플리케이션
여러 개의 DB를 권한에 따라 수직적인 구조(Master-Slave)로 구축하는 방식이다.
비동기 방식으로 노드들 간의 데이터를 동기화한다.
장점: 비동기 방식으로 데이터가 동기화되어 지연 시간이 거의 없다.
단점: 노드들 간의 데이터가 동기화되지 않아 일관성있는 데이터를 얻지 못할 수 있다.
클러스터링
여러 개의 DB를 수평적인 구조로 구축하여 Fail Over한 시스템을 구축하는 방식이다.
동기 방식으로 노드들 간의 데이터를 동기화한다.
장점: 1개의 노드가 죽어도 다른 노드가 살아 있어 시스템을 장애없이 운영할 수 있다.
단점: 여러 노드들 간의 데이터를 동기화하는 시간이 필요하므로 Replciation에 비해 쓰기 성능이 떨어진다.

[ 데이터베이스 튜닝과 방법 ]
DB 튜닝은 테이터베이스의 구조나 데이터베이스 자체, 운영체제 등을 조정하여 데이터베이스 시스템의 성능을 향상시키는 작업을 의미합니다. 튜닝은 DB 설계 튜닝 -> DBMS 튜닝 > SQL 튜닝의 단계로 진행할 수 있습니다.

https://makefortune2.tistory.com/84

개발언어: https://mangkyu.tistory.com/94
백엔드: https://mangkyu.tistory.com/94
기술 외 공통 면접 질문: https://mangkyu.tistory.com/94

참고

• https://mangkyu.tistory.com/category (망나니 개발자)
• https://mindnet.tistory.com/entry/%EB%84%A4%ED%8A%B8%EC%9B%8C%ED%81%AC-%EC%89%BD%EA%B2%8C-%EC%9D%B4%ED%95%B4%ED%95%98%EA%B8%B0-22%ED%8E%B8-TCP-3-WayHandshake-4-WayHandshake