[Web] 웹을 위한 인터넷 네트워크

BaekSeungYun·2022년 6월 12일

web

김영한 님의 inflearn 강의 모든 개발자를 위한 HTTP 웹 기본 지식 강의를 듣고 공부한 내용을 정리한 글입니다.

IP(Internet Protocol)

특징

인터넷에 연결된 네트워크에서, 정보를 송신하고 수신하기 위해 정해진 통신 규약입니다.
패킷(Packet) 단위로 정보가 이루어지고 송수신 됩니다.
통신을 하기 위한 노드들, 클라이언트, 서버들이 고유의 IP를 가지고 있으며 IP를 이용해 패킷이 목적지를 찾게 됩니다.
IP 패킷에는 출발지 IP Address와 목적지 IP Address, 그리고 전송하고자 하는 메시지가 포함됩니다.

IP의 한계

비연결성 : 패킷을 받을 대상이 없거나 서비스할 수 없는 상황에서도 패킷을 전송할 수 있습니다. 패킷을 받는 대상이 수신 가능한 상태인지 알 방법이 없습니다.
비신뢰성 : 패킷을 전송하지만 네트워크 상에서 패킷이 유실될 수도 있고, 라우팅 상황에 따라 나누어 보낸 패킷이 순서대로 도달하지 않을 수도 있습니다. 이 경우 패킷이 잘 도달하였는지, 유실되었는지 알 방법이 없습니다.
프로그램 구분 : 패킷이 순서대로 잘 도착했다고 하더라도, 서버에서 여러 애플리케이션이 구동되고 있는 경우, 어떤 패킷이 어떤 애플리케이션을 위한 것인지 확인할 수 있는 방법이 없습니다.

PORT

IP의 문제점 중 프로그램 구분이 안된다 는 문제를 해결해 줍니다.
같은 서버에서 여러 애플리케이션이 동작하는 경우 각 애플리케이션마다 서로 다른 포트를 Listening 하여 각각 자기에게 온 패킷을 찾아갈 수 있도록 합니다.
TCP와 UDP헤더에는 Source Port(출발지 포트 번호)와 Destination Port(도착지 포트 번호)를 갖고 있습니다.
포트 번호는 0번부터 65535번까지 사용할 수 있지만, 0번부터 1023번 포트는 Well-Known Port로 사용되는 경우가 많은 포트 번호이므로 사용하는 것을 지양합니다.

TCP

IP만 사용할 때 발생하는 문제들을 해결해 줄 수 있습니다.

TCP Header

TCP 패킷의 헤더에는 다음 정보들이 포함됩니다.

Source Port : 송신할 때 사용한 포트 번호입니다. 16bits를 할당받습니다.
Destination Port : 수신하는 포트 번호입니다. 16bits를 할당받습니다.
Sequence Number : 전송하는 데이터의 순서를 지정하며 32bits를 할당받습니다. 보낼 데이터 1byte당 1씩 증가시킵니다.
Acknowledgement Number : 수신자가 예상하는 다음 시퀀스 번호를 의미하며 32bits를 할당받습니다. 다음에 받고자 하는 데이터의 시작점을 의미한다고 볼 수 있죠.
Data offset : TCP 헤더 크기를 갖는 4bits 공간입니다. 뒤의 Options에 따라 TCP 헤더의 크기가 달라질 수 있는데, 어디까지가 헤더인지 알아야 헤더와 메시지를 구분할 수 있습니다. 그럴 때 Data Offset을 참조하면 되겠죠.
Reserved : 3bits 할당된 공간으로 미래에 설정할 수 있도록 예약해둔 비트입니다. 기본적으로 0으로 설정해야 합니다.
Bit Flags : 그 뒤로는 1비트씩 9개의 Bit Flags들이 따릅니다.
- URG : Urgent 필드에 값이 채워져 있음을 알리는 Flag 입니다.
- ACK : Acknowledgement 필드에 값이 있음을 알립니다. 0으로 설정되는 경우에는 값이 무시되어버립니다.
- PSH : 이 데이터를 빠르게 애플리케이션에게 전달해 달라는 Flag입니다. 1이라면 이후 더 연결된 세그먼트가 없음을 의미하기도 합니다.
- RST : 연결 상태인 연결을 강제로 reset 해달라는 요청을 보낼 때 사용합니다.
- SYN : Sequence Number의 동기화를 위한 요청이라는 것을 의미합니다.
- FIN : 연결을 종료하는 요청을 의미합니다.
  
  그리고 이후 Reserved 필드를 이용하여 3개의 Bit Flags 들인 NS, CWR, ECE가 추가되었습니다. 위 3개의 필드들은 네트워크의 명시적 혼잡통보를 위해 사용됩니다.

Window Size : 한번에 전송 가능한 최대 데이터의 양을 의미하며 16bits를 할당합니다.
Checksum : 데이터 송신 중 오류를 검출하기 위한 필드로 16bits할당됩니다.
Urgent Pointer : 긴급하게 처리해야 하는 데이터를 가리키고 있는 포인터로16bits 할당됩니다.
Options : TCP의 기능을 확장할 때 쓰이며, 길이는 가변적입니다.

3 Way Handshake

TCP로 통신하는 경우, 메시지가 송수신되기 전 다음 과정을 거칩니다.

SYN : 상대에게 통신의사를 밝히고 통신을 요청하는 메시지를 송신합니다.

ACK+SYN : 상대방 측에서 메시지에 대해 통신 가능하다는 응답을 보내고, 또 통신 의사를 밝히고 통신을 요청하는 메시지를 함께 보냅니다.

ACK : 2에서 보낸 SYN에 대한 응답을 보냅니다.

실제로 송신 노드와 수신 노드가 물리적으로 연결되어 있는 것은 아니지만, 위 과정을 통해 개념적으로 연결성을 보장받을 수 있습니다.