01. 네트워크의 시작

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🔨 1. 패킷 교환 방식

• 패킷교환 방식은 “패킷” 이라는 단위로 데이터를 잘게 나눠 전송하는 방식을 말한다.
• 각 패킷엔 출발지와 목적지 정보가 있어 패킷이 목적지로 가는 가장 효율적인 방식을 찾아 이동한다.

→ 이 방식으로 패킷교환 방식은 특정 회선을 전용선으로 사용하지 않기 때문에 빠르고 효율적으로 데이터를 전송할 수 있다.

🔨 2. 인터넷 프로토콜, IP

• 패킷교환 방식을 통해 인터넷 프로토콜(IP)은 출발지와 목적지 정보를 IP 주소라는 특정한 숫자값으로 표기하고 → 패킷단위로 데이터를 전송하고 있다.

02. IP/IP Packet

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🔨 1. 수많은 노드들 사이에서 클라이언트와 서버는 어떻게 통신할까?

바로, IP(인터넷 프로토콜) 주소를 컴퓨터에 부여해 통신한다.

1️⃣ **IP는 ?** : 지정한 IP 주소에 + 패킷이라는 통신단위로 데이터를 전달한다. 2️⃣ **IP 패킷은?**

• IP 패킷에서 패킷은 → 패킷 = pack + bucket 으로 소포와 비슷하다.
• 즉 IP패킷은 이를 데이터 통신에 적용한 것으로,
• 우체국 송장처럼 전송 데이터를 무사히 전송하기 위한 출발지IP, 목적지 IP 등의 정보가 포함된다.
• 여기서 노드는 하나의 서버 컴퓨터를 말한다.

🔨 2. IP 패킷의 요청과 응답

요청 (클라이언트 → 서버)

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• 패킷 단위로 전송을 하면 → 노드들은 목적지 IP에 도달하기 위해 서로 데이터를 전달한다.
• 이를 통해 복잡한 인터넷 망 사이에서도 정확학 목적지로 패킷을 전송할 수 있다.

응답 (서버 → 클라이언트)

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• 서버는 무사히 데이터를 전송받으면 응답을 돌려주는데,
• 서버 역시 IP 패킷을 이용해 클라이언트에게 응답을 전달한다.

🔨 3. IP의 한계

1. 비연결성

• 패킷을 받을 대상이 없거나 서버 불능 상태여도 클라이언트는 서버의 상태를 파악할 수 없기 때문에 → 패킷을 그대로 전송하게 된다.

2. 비신뢰성

• 서버가 데이터를 전달하던 중 장애 등의 문제로 중간에 패킷이 소실되더라도 → 클라이언트는 이 사실을 파악할 수 없다.

• 또한 전달 데이터의 용량이 클 경우 패킷 단위로 나눠 데이터를 전달하게 되는데 → 이 때 패킷들은 중간에 서로 다른 노드를 통해 전달될 수 있다.

  ⇒ 때문에 클라이언트가 의도되지 않은 순서로 서버에 패킷이 도착할 수 있다.

ex) 클라이언트 : '1 : Morning', '2 : Evening' ----- Node 들 ----> 서버 : '2 : Evening' , '1 : Morning'

03. TCP / UDP

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🔨 1. TCP(Transmission Control Protocol, 전송 제어 프로토콜)

• TCP 프로토콜은 IP 프로토콜보다 높은 계층으로, IP 프로토콜의 한계를 보안할 수 있다.
• 또한 TCP/IP 4계층은 OSI 7계층보다 먼저 개발되었는데, TCP/IP 계층은 OSI 모델의 계층과 정확하게 일치하진 않는다.
• 실제 네트업계 표준은 업계 표준인 TCP/IP 4계층에 가깝다.
  

🔧 1-1. TCP의 전송방법

🚀 전송방법

1️⃣ HTTP 메세지가 생성되면

→ 2️⃣ Socket을 통해 전달된다.

→ 3️⃣ 그리고 IP 패킷을 생성하기 전, TCP 세그먼트를 생성한다.

→ 4️⃣ 이렇게 생성된 TCP/IP 패킷은 LAN 카드와 같은 물리적 계층을 지나기 위해 이더넷 프레임 워크에 포함되어 서버로 전송된다.

💡 소캣(Socket) 이란? : 프로그램이 네트워크에서 데이터를 송수신할 수 있도록, → 네트워크 환경에 연결할 수 있게 만들어진 연결부를 말한다. 💡 TCP 세그먼트란? : TCP/IP 패킷으로, IP 패킷의(출발지 IP와 목적지 IP) 정보를 보완할 수 있는 출발지 PORT, 목적지 PORT, 전송제어, 순서, 검증 정보 등을 말한다.

🔧 1-2. TCP의 특징

• TCP는 같은 계층에 속한 UDP에 비해 상대적으로 신뢰할 수 있는 프로토콜로, 이유는 아래와 같다.

✅ TCP 3 Way handshake

• TCP는 장치들 사이에 논리적인 접속을 성립하기 위해 3way handshake를 사용하는 연결지항형 프로토콜이다.

🐽 연결방식 1️⃣ 클라이언트 —접속을 요청하는 SYN 패킷 —> 서버 2️⃣ 서버는 SYN 요청을 받고 — 요청을 수락한다는 ACK와 SYN가 설정된 패킷을 —> 클라이언트에게 보내고 응답을 기다린다. 3️⃣ 클라이언트는 응답을 확인 후 —- ACK를 —→ 서버에 보내면 ⇒ 연결이 성립되어 데이터를 전송할 수 있다. 4️⃣ 만약 서버가 꺼져있다면 1번에서 클라이언트가 보낸 SYN에 대한 응답이 없기 때문에 데이터를 보내지 않는다. 💡 현재는 최적화가 이뤄져 3번에서 ACK를 보낼 때 데이터를 함께 보내기도 한다. 💡SYN : Synchronize / ACK : Acknowledgment 의 약자

✅ IP 패킷의 한계를 보완하는 TCP (비연결성, 비신뢰성)

• TCP 연결 방식을 통해 알 수 있듯이, TCP는 데이터 전송이 성공적으로 이뤄지면 이에 대한 응답을 돌려주기 때문에 → IP 패킷의 한계인 비연결성을 보완할 수 있다.
• 또한 패킷이 순서대로 도착하지 않는다면 TCP 세그먼트에 있는 정보를 토대로 다시 패킷 전송을 요청할 수 있다. → 이를 통해 IP 패킷의 한계인 비신뢰성(순서를 보장하지 않음)을 보완할 수 있다.

🔨 2. UDP(User Datagram Protocol, 사용자 데이터그램 프로토콜)

• UDP는 IP에 PORT, 체크섬 필드 정보만 추가된 단순한 프로토콜이다.
• 체크섬(checksum) : 중복 검사의 한 형태로, 오류 정정을 통해 → 공간(전자 통신)이나 시간(기억 장치) 속에서 송신된 자료의 무결성을 보호하는 단순한 방법을 말한다.

💡 UDP 특징

1. 신뢰성은 낮지만 3 way handshake 방식 사용하지 않아 → TCP 보다 빠른 속도가 빠르다.
2. TCP는 이미 여러 기능이 구현되어 있지만 ↔ HTTP3는 UDP를 사용해 하얀 도화지처럼 커스터마이징이 가능하다.
3. 한마디로 TCP는 좋은 기능이 모두 들은 무거운 라이브러리 ↔ UDP는 필요한 기능만 들은 가벼운 라이브러리이다.

🔨 3. TCP vs UDP

TCP	UDP
연결지향형 프로토콜	비 연결지향형 프로토콜
전송 순서 보장	전송 순서 보장 X
데이터 수신 여부 확인함	데이터 신 여부 확인하지 않음
신뢰성은 높지만 속도는 느림	신뢰도는 낮지만 속도는 빠름 → 때문에 연속성이 중요한 서비스(ex. 실시간 스트리밍)에 자주 사용된다.