지난 시간 배운 내용
Pop Quiz 지지난 시간 배운 내용
Web Service를 하기 위한 http protocol을 사용하는 경우, 이 프로토콜이 동작하는 system의 OS가 한 process당 동시에 열 수 있는 TCP connection 6개만 허용. (3가지 option 중 non-persistent with parallel), base-html을 받았더니 text말고 여러 가지로 encoding 된 object들이 10개가 들어 있음. 이 경우 Web Page를 완전히 display 해주는 데 걸리는 RTT는?
⇒ 2(TCP conn.+base html)+2(TCP conn.+6 Objects)*2 = 6RTTs
SMTP와 HTTP 모두 loss-sensitive하기 때문에 TCP protocol을 사용
connection을 먼저 여는 것이 Client (Server는 항상 listen)
Client가 msg를 보내려고 여는 protocol이 Push, 받으려고 여는 protocol은 Pull
차이1) HTTP는 Pull Protocol 이며 SMTP는 Push Protocol
차이2) HTTP는 Obj들이 각각 다른 인코딩, 나눠져서 오며 SMTP는 Obj가 7-bit ASCII로 인코딩된 하나로 옴
SMTP: final words
comparison with HTTP:
- HTTP: pull
- SMTP: push
- both have ASCII command/response interaction, status codes
- HTTP: each object encapsulated in its own response message
- SMTP: multiple objects sent in multipart message
SMTP uses persistent connections
SMTP requires message (header & body) to be in 7-bit ASCII
SMTP server uses CRLF.CRLF to determine end of message
Mail access protocols
Alice가 Bob에게 mail을 보내는 상황.
Scenario) Alice는 자신의 mail server에 Bob한테 보내고 싶은 mail을 그냥 밀어넣음(push). 이 sender(Alice)의 mail server가 receiver(Bob)의 mail server의 IP주소를 찾아 다시 밀어넣고(push) Bob의 mail box에 넣어놓음. (두 번 Push)
서버의 역할은 여기까지. 이제 receiver(Bob)의 user agent가 자신의 mail box를 열어 메일을 끌어옴(pull) ⇒ 이때 쓰는 메일 프로토콜이 POP or IMAP
- SMTP: delivery/storage to receiver’s server
- mail access protocol: retrieval from server (모두 TCP 위에서 동작)
- POP: Post Office Protocol [RFC 1939]: authorization,
download - IMAP: Internet Mail Access Protocol [RFC 1730]: more
features, including manipulation of stored messages on
server - HTTP: gmail, Hotmail, Yahoo! Mail, etc. (웹에서 document 가져오듯이 web-based 응용)
- POP: Post Office Protocol [RFC 1939]: authorization,
POP3 and IMAP
User agent가 Mail server의 mail box에서 email 을 pull할 때 쓰는 프로토콜
POP3의 두 가지 모드 "download and delete" "download and keep"
IMAP은 more function(ex. 중요도, 폴더 분류), more complex than POP3
DNS : Domain Name System
process와 process가 통신을 하기 위해선, port도 알아야하지만 결국 process가 running 하고 있는 machine의 주소를 알아야 함. 그 machine의 Network Interface Card에 부여된 Identity가 IPv4(32bit, 0~255), host name(domain name) (mylocation.co.kr에서 IP주소로 주소를 찾을 수 있음)
Domain Name System
IPv4와 domain name을 맵핑해 놓은 mapping table(호스트 이름-IP 주소)
Why not centralize DNS? DNS 서버를 하나로 둔다면?
- 시간이 오래 걸림 (traffic volume / distant centralized database)
- Single Point of Failure (하나의 centralized server die > 서비스 중단)
- maintenance
사실상 DNS 서버가 하는 일: host name을 IP address로 바꿔 라우팅
⇒ 3계층에서 해야 하는 일. 근데 왜 application layer에서 ?
- distributed database
implemented in hierarchy of many name servers 체계별로 계층 구분
- application-layer protocol
host안의 routing table은 단순. default gateway router(첫번째 router)로 모두 전송하고, 이 라우터가 시간마다 동적으로 변하는 routing table을 가짐
network 계층은 빨리 deliver만 하면 돼서, 복잡한 연산은 application layer에서 함.
DNS: services, structure
- hostname to IP address translation (기본 기능)
- host aliasing - canonical(공식 이름), alias names(호스트의 별칭)
- mail server aliasing
- load distribution
host aliasing
IP주소 찾기: host alias name → host canonical name → IP address
alias name: 많은 사람들이 기억하기 쉬운 host name (www.yahoo.com)
canonical name: alias name으로 알려진 서버의 진짜 host name (westBD13.yahoo.com)
westBG13.yahoo.com 컴퓨터의 IP 주소가 130.14.13.14 이고, 어느 DNS query가 www.yahoo.com 의 IP 주소를 물었다면, 먼저 westBD13.yahoo.com 을 찾아내고 그 다음 130.14.13.14 을 알려줌.
mail server aliasing
도메인 이름으로 메일 서버의 호스트 이름 찾기
bob@ibm.com 으로 메일을 보낼 때 "ibm.com"은 도메인 이름이지 mail server의 host name은 아님. "ibm.com"이라는 도메인 이름으로 서버의 IP주소를 찾아 TCP연결을 해야 함.
load distribution
동일 도메인 주소에 접근하는 클라이언트들에게 IP주소 분산 시켜 주기
"www.yahoo.com"의 도메인 서버는 distributed 되어있는데, 이 도메인으로 접속하는 클라이언트들에게 하나의 IP주소만 알려줄 수 없음. DNS 서버가 "www.yahoo.com"의 IP주소들의 list를 갖고 있고, 접속하는 클라이언트들에게 이 리스트를 모두 넘겨줌. 응답 받은 클라이언트가 보통 가장 첫번째 거를 사용하기 때문에 서버가 리스트 목록을 로테이션 시켜줌. → 분산효과
DNS: a distributed, hierarchical database
계층별로 나뉘는 DNS 서버 & host name도 나라별 or 목적별 계층을 가짐
-
Root DNS Servers
: TLD server들의 host name과 그에 맵핑 되는 IP addr들
→ Top-Level Domain(TLD): .com, .net, .org, ...
-
Top-Level Domain servers
: Authoritative domain server들의 host name과 그에 맵핑 되는 IP addr들
→ 각 DNS 서버는 .com/.net/.org로 끝나는 host name의 DNS 서버의 host name과 IP addr들을 보유.
-
Authoritative domain servers
: Canonical name들과 맵핑되는 IP주소들을 가짐
Ex. Client가 www.amazon.com의 IP주소를 요청할 때
- root server에게 com TLD server의 호스트 name과 IP주소를 요청
- .com DNS server(TLD server)에게 amazon.com DNS 서버의 IP주소 요청
- amazon.com DNS server에게 IP 주소 요청
DNS hierarchy in Korea
country-code: kr
DNS란?
DNS는 도메인네임서버이며 거대한 분산 데이터베이스 시스템이다. 인터넷은 서버들을 유일하게 구분할 수 있는 32-bit IP주소를 기본체계로 이용하는데 숫자로 이루어진 조합이라 인간이 기억하기에는 무리다. 따라서 DNS를 이용해 IP주소를 인간이 기억하기 편한 언어체계로 변환하는 역할을 DNS가 한다.
도메인 이름 체계
DNS가 저장 관리하는 계층 구조에서 최상위엔 루트(root)가 존재하고 그 아래로 모든 호스트가 트리 구조로 이루어져 있다. 그리고 이 루트 도메인 바로 아래 단계에 있는 것을 1단계 도메인이라고 하며 이를 최상위 도메인이라고 한다. 이를 약어로 TLD(Top Level Domain)이라고 한다. 최상위 도메인은 국가명을 나타내는 국가최상위도메인과 일반적으로 사용 되는 일반최상위도메인으로 구분된다.
DNS: root name servers
전세계 13개기관에서 루트서버들을 관리. resolve name 하기 위해 root server로 요청해야 함.
우리나라에서 가장 가까운 건 도쿄에 있는 서버.
TLD, authoritative servers
top-level domain(TLD) servers:
responsible for com, org, net, edu, aero, jobs, museums, and all top-level country domains, e.g.: uk, fr, ca, jp
authoritative DNS server들의 host name과 IP주소들을 저장
.kr: 한국인터넷정보센터(KRNIC: Korea Network Information Center)
authoritative DNS servers:
organization’s own DNS server(s), providing authoritative hostname to IP mappings for organization’s named hosts
can be maintained by organization or service provider
Local DNS name server (LDNS)
Client가 DNS query를 보내야 하는데, 직접 root server에 질의하지 않고,
모두 자신이 속한 ISP안에 local DNS server를 가짐. (=default name server)
local DNS server는 일종의 proxy 역할. Client는 얘한테만 질의.
DNS name resolution example
iterated query
최종 목적: LDNS가 gaia.cs.umass.edu 의 IP 주소를 Client에게 알려주는 것
- Client는 자신이 속한 ISP의 LDNS에게 DNS 질의
- LDNS는 root server에게 .edu를 관장하는 TLD 서버의 IP주소 받아옴
- LDNS는 IP주소를 받아 umass.edu의 authoritative server의 IP 요청,
- LDNS는 authoritative server에게 다시 질의, 최종 목적지의 IP 요청
3) .edu TLD server의 IP주소 알려줌
5) authoritative server의 IP주소 알려줌
7) 최종 목적지의 IP주소 알려줌
⇒ 8번 이후 결과적으로 TCP connection을 묻고 연결 시작
recursive query
root DNS server의 overhead가 커짐
DNS: caching, upgrading records
LDNS 가 IP주소 질의 후 DNS 응답을 받았을 때 로컬메모리에 응답 저장
기존의 요청에 의해 저장된 호스트 네임과 IP 주소 쌍에 대해서는 DNS 질의 없이 즉시 목적지 IP주소로 요청 가능
- TTL (Time To Live) : 보통 2일, TTL 기간 내에 저장된 정보를 제거
cache entry가 out-of-date 라면, TTL 전에 모를 것.
update / notify 매커니즘으로 엔트리 정보 업데이트 가능
DNS records
DNS의 기본 기능: 기억하기 쉬운 호스트 네임과 컴퓨터가 처리하기 쉬운 IP주소 사이의 맵핑 (1)
- hostname to IP address translation (기본 기능)
- host aliasing - canonical(공식 이름), alias names(호스트의 별칭)
- mail server aliasing
- load distribution
type 필드에 따라 DNS 맵핑을 달리 해야함
DNS 분산 데이터 베이스를 구현한 DNS 서버들은 호스트 네임을 IP 주소로 매핑하기 위한 자원 레코드(Resource Record, RR)을 저장한다.
각 DNS는 하나 이상의 자원 레코드를 가진 메시지로 응답한다.
자원 레코드는 아래와 같은 필드를 포함하는 4개의 투플(tuple)로 이루어짐
RR format: (Name, Value, Type, TTL) type=A
- hostname to IP address translation (기본 기능)
hostname으로 IP주소를 알고 싶을 때 사용
두 관계를 매핑하는 엔트리는 type=A 를 가짐
type=CNAME
- host aliasing - canonical(공식 이름), alias names(호스트의 별칭)
별칭 호스트 네임(host alias name)으로 정식 호스트 이름 (canonical name)을 알고 싶을 때 사용
두 관계를 매핑하는 엔트리는 type=CNAME 을 가짐
type=MX
- mail server aliasing
별칭 호스트 네임(host alias name)인 도메인 이름으로 정식 호스트 이름(메일 서버의 정식 이름)을 알고 싶을 때 사용
두 관계를 매핑하는 엔트리는 type=MX 를 가짐
type=NS
별칭 호스트 네임(host alias name)인 도메인 이름으로 정식 호스트 이름을 알 수 있는 Authoritative DNS 서버의 hostname을 알고 싶을 때 사용
⇒ Authoritative DNS 서버의 hostname은 .com TLD DNS Server가 가짐
두 관계를 매핑하는 엔트리는 type=NS 를 가짐
DNS protocol, messages
Quiz
(51) T/F를 표시하시오.
(a) DNS 서비스는 사람이 읽기 편한 호스트 주소인 hostname을 컴퓨터가 처리하기 편리한 IP address로 바꾸어야 할 때 사용된다.
⇒ T.
(b) 호스트가 연결된 첫번째 라우터를 default gateway 혹은 default router라고 한다.
⇒ T.
모든 호스트는 default gateway 혹은 default router의 IP 주소를 이미 알고 설정해 놓아야하며, 발생하는 모든 패킷은 해당 라우터로 일단 전송(2계층에서 하는 일)하게 됩니다. 그럼 그 라우터에서 진정한 라우팅이 시작됩니다. ;)
(c) 현재 지구상에는 13개의 original root DNS 서버가 있으며 그 중 우리나라에 3개가 있다.
⇒ F. 전세계 13개의 원본 root 서버가 존재하며 우리나라엔 mirror 서버만 있다.
(d) 어떤 ISP 던지 내부 local DNS 서버를 가지고 있으며, 주로 해당 ISP의 authoritative 서버가 이 역할을 한다.
⇒ F. local DNS 서버는 Client에게 일종의 proxy 역할을 하는 default name server이며, authoritative DNS 서버에게 질의할 수 있다.
(e) 어떤 ISP 던지 내부 local DNS 서버가 있는데, 이는 해당 ISP 내 클라이언트들의 DNS query를 대신 처리해 주고 reply를 저장했다가 일정시간 안에 동일한 질의가 있을 경우 재사용하여 외부 트래픽을 줄여주고 DNS query 처리 속도를 높여주는 일종의 proxy 서버이다.
⇒ T.
(f) IBM의 authoritative DNS 서버의 canonical name이 dns22.ibm.com 이라고 한다면, (ibm.com, dns22.ibm.com, NS, … )라는 RR이 필요하며, 이는 IBM의 authoritativeDNS 서버에 저장되어 있다
⇒ F.
이 RR은 상위 DNS 서버인 .com TLD 서버에 저장되어 있어야 한다.
(52) 호스트 A가 호스트 B와 통신하고자 할 때 DNS 서비스는 결과적으로 호스트의 B의 IP주소를 찾기(이 작업을 DNS resolution이라 함)위한 것이다. 그런데 IP 주소는 네트워크 계층에서 사용하는 주소이며, 호스트 A가 속한 ISP안에서 호스트 C, D, … 도 호스트 B와 통신하고자 호스트 B의 IP주소를 찾는 경우를 고려한다면, default router에서 DNS resolution을 하는 것이 더 효율적일 텐데, 왜 호스트 A의 application 계층에 DNS resolution을 수행하나?
⇒ network 계층은 빨리 deliver만 하면 돼서, 복잡한 연산은 application layer에서 함.
인터넷은 core 네트워크가 (빠르고 정확한) 패킷 전달에 집중하게 하기 위해서 복잡한 연산(기능)은 에지에 연결된 호스트에서 하도록 설계되었기 때문이다.
(53) DNS resolution의 두가지 방법 중 root DNS 서버에 더 많은 overhead를 주는 방식은 무엇이며 그 이유는 무엇인가?
⇒ recursive query. LDNS가 root name server에 query를 보내면, root name server는 자신의 server에 등록되어 있는지 확인한 후 없으면 직접 TLD 서버에게 요청을 한다. 실제 domain name을 가지고 있는 server까지 query가 이동하여 IP주소를 얻으므로 결과적으로 iterative query 보다 root 서버에 더 많은 overhead를 준다.
recursive 방법은 중간 DNS 서버들이 LDNS를 대신해서 질의 응답을 한번씩 추가로 더 진행하게 되는데, root DNS 서버는 최상위 계층에 있기 때문에 root DNS 서버가 처리하게 되는 query수는 그 보다 하위 계층에 있는 TLD DNS 서버나 authoritative DNS 서버가 처리하는 query수보다 더 많아지기 때문이다.
(예를 들어 만일 하나의 root DNS 서버에 3개의 TLD 서버가 있고, 각 TDL 서버에 10개의 authoritative DNS 서버가 붙어있는 경우, 총 30개의 authoritative DNS 서버가있게된다. 이때 각 authoritative DNS 서버로 DNS query message가 가는 경우라면 각 authoritative DNS는 1회, 각 TLD 서버들은 10회, root DNS 서버는 30회의 req/res를 해야한다.)
(54) LDNS 서버가 DNS reply를 받은 후 일정 시간 저장하기 위한 타이머 값을 무엇이라고 하는가? (동일한 이름의 필드가 IPv4 헤더에도 있다고 수업시간에 설명함)
⇒ Time To Live
(55) DNS 서버는 hostname의 IP주소를 알려주는 기본 작업 외에 부가적으로 3가지 기능을 할 수 있다. 무엇인가?
⇒ host aliasing, mail server aliasing, load distribution(load balancing)
(추가 질문) 각각이 어떤 기능인지 설명하시오.
host aliasing: 어느 호스트의 외부에 알려진 alias name에 해당하는 그 호스트의 진짜이름, canonical name을 알려주는 기능
mail server aliasing: 이메일 주소에서 @의 뒤부분에 해당하는 도메인안의 이메일 서버의 hostname을 알려주는 기능
load balancing: 하나의 서버 호스트의 hostname (alias name)에 해당하는 IP 주소 여러 개의 매핑을 가지고 있다가 질의가 들어오면 round robin 방식으로 최상단에 적히는 IP 주소를 변경함으로서 해당 서버로 접속하는 클라이언트들을 분산시키는 기능
