네트워크
- 네트워크는 OSI 7계층 또는, TCP/IP 4계층으로 구분
- TCP/IP 4 계층은 OSI 7 계층보다 먼저 개발되었으며 TCP/IP 프로토콜의 계층은 OSI 모델의 계층과 정확하게 일치하지는 않음
인터넷 프로토콜
1. IP 프로토콜
1) 개념
- IP를 이용한 통신 : 복잡한 인터넷 망 속에서 클라이언트와 서버간 원활한 소통을 위해 IP(인터넷 프로토콜) 주소를 컴퓨터에 부여
- IP는 지정한 IP 주소(IP Address)에 패킷(Packet)이라는 통신 단위로 데이터 전달
- 패킷 단위로 전송을 하면 노드들은 목적지 IP에 도달하기 위해 서로 데이터를 전달
- 장점 : 정확한 출발지와 목적지를 파악할 수 있음
IP Packet
: 전송 데이터를 무사히 전송하기 위해 출발지 IP, 목적지 IP와 같은 정보가 포함되어 있음
2) 한계
(1) 비연결성
- 패킷을 받을 대상이 없거나 서스 불능 상태여도 패킷을 전송
*클라이언트는 서버의 상태를 파악할 방법이 없기 때문
(2) 비신뢰성
- 중간에 패킷이 사라질 수 있음
*중간에 있는 서버가 데이터를 전달하던 중 장애가 생겨 패킷이 중간에 소실되더라도 클라이언트는 이를 파악할 방법이 없음 - 패킷의 순서를 보장할 수 없음
*전달 데이터의 용량이 클 경우 이를 패킷 단위로 나눠 데이터를 전달하 때문에 패킷들은 중간에 서로 다른 노드를 통해 전달될 수 있음
3) 보완
- TCP와 UDP : 네트워크 계층 구조를 통해 보완할 수 있음
2. TCP 프로토콜
1) 개념
- TCP 프로토콜 : IP 프로토콜 보다 더 높은 계층에 존재하기 때문에 앞서 다룬 IP 프로토콜의 한계를 보완할 수 있음
- TCP/IP 패킷 : TCP 세그먼트에는 IP 패킷의 출발지 IP와 목적지 IP 정보를 보완할 수 있는 출발지 PORT, 목적지 PORT, 전송 제어, 순서, 검증 정보 등을 포함
- UDP에 비해 상대적으로 신뢰할 수 있는 프로토콜
예시
- HTTP 메시지가 생성되면 Socket 라이브러리를 통해 전달
*네트워크 소켓(Socket) : 프로그램이 네트워크에서 데이터를 송수신할 수 있도록 네트워크 환경에 연결할 수 있게 만들어진 연결부- IP 패킷을 생성하기 전 TCP 세그먼트를 생성
- 생성된 TCP/IP 패킷은 LAN 카드와 같은 물리적 계층을 지나기 위해 이더넷 프레임 워크에 포함되어 서버로 전송
2) 특징
(1) 연결 지향
- 장치들 사이에 논리적인 접속을 성립하기 위하여 3 way handshake(가상 연결)를 사용하는 연결지향형 프로토콜
연결 방식
- 클라이언트는 서버에 접속을 요청하는 SYN(Syncronize) 패킷을 보냄
- SYN 요청을 받은 서버는 클라이언트에게 요청을 수락한다는 ACK(Acknowledgment)와 SYN가 설정된 패킷을 발송한 후 클라이언트가 다시 ACK으로 응답하기를 기다림
- 클라이언트가 서버에게 ACK을 보내면 이 이후로부터 연결이 성립되며 데이터를 전송할 수 있게 됨
- 만약 서버가 꺼져있다면 클라이언트가 SYN을 보내도 서버에서 응답이 없기 떄문에 데이터를 보내지 않음
*현재에는 최적화가 이루어져 ACK을 보낼때(3번) 데이터를 함께 보내기도 함
(2) 데이터 전달 보증
- TCP는 데이터 전송이 성공적으로 이루어진다면 이에 대한 응답을 돌려주기 때문에 IP 패킷의 한계인 비연결성을 보완할 수 있음
(3) 순서 보장
- 만약 패킷이 순서대로 도착하지 않는다면 TCP 세그먼트에 있는 정보를 토대로 다시 패킷 전송을 요청할 수 있음
(4) 신뢰할 수 있는 포로토콜
2. UDP 프로토콜
- UDP : 사용자 데이터그램 프로토콜(User Datagram Protocol)
- 비연결지향 : TCP 특징과 비교해보면 신뢰성은 낮지만 3 way handshake 방식을 사용하지 않기 때문에 TCP와 비교해 빠른 속도를 보장
- HTTP3는 UDP를 사용하며 이미 여러 기능이 구현된 TCP보다는 하얀 도화지처럼 커스터마이징이 가능하다는 장점이 있음
*기능이 거의 없는 가벼운 라이브러리 - 데이터 전달 및 순서가 보장되지 않지만 단순하고 빠름
- 신뢰성보다 연속성이 중요한 서비스에서 자주 사용
*예시 : 실시간 스트리밍
3. HTTP 프로토콜
1) 역사
- HTTP/1.1, HTTP/2는 TCP 기반이며 HTTP/3는 UDP 기반 프로토콜
2) 특징
(1) 클라이언트 서버 구조
- Request, Response 구조
- 클라이언트가 서버에 요청을 보내면 서버는 그에 대한 응답을 보내는 클라이언트 서버 구조로 이루어져 있음
(2) 무상태 프로토콜(Stateless)
- 서버가 클라이언트의 상태를 보존하지 않음
장점
- 서버 확장성이 높음(스케일 아웃)
- 응답 서버를 쉽게 바꿀 수 있기 때문에 무한한 서버 증설 가능
- 갑자기 클라이언트 요청이 증가하면 서버를 대거 투입해 해결 가능
단점
- 클라이언트가 상태에 대한 추가 데이터 전송해야 함
- 로그인이 필요한 서비스라면 유저의 상태를 유지해야 되기 때문에 브라우저 쿠키, 서버 세션, 토큰등을 이용해 상태를 서버에 유지해야 함
(3) 비연결성(Connectionless)
- TCP/IP의 경우 기본적으로 연결을 유지
*클라이언트에서 요청을 보내지 않더라도 계속 연결을 유지해야 하기에 연결을 유지하는 서버의 자원이 계속 소모됨 - 비연결성을 가지는 HTTP에서는 실제로 요청을 주고 받을 때만 연결을 유지하고 응답을 주고나면 TCP/IP 연결을 끊음
*최소한의 자원으로 서버 유지 가능
특징
- 일반적으로 초 단위 이하의 빠른 속도로 응답
- 트래픽이 많지 않고, 빠른 응답을 제공할 수 있는 경우 매우 효율적
- 수천명이 서비스를 사용해도 실제 서버에서 동시에 처리하는 요청은 수십개 이하로 매우 적음
한계
- 트래픽이 많고, 큰 규모의 서비스를 운영할 때에는 비연결성은 한계를 보임
- TCP/IP 연결을 새로 맺어야 함(3 way handshake 시간 추가)
- 웹 브라우저로 사이트를 요청하면 HTML 뿐만 아니라 자바스크립트, css 등 수 많은 자원이 함께 다운로드되는데, 해당 자원들을 각각 보낼때마다 연결끊고 다시 연결하는 것은 비효율적
- HTTP 지속 연결(Persistent Connections)로 문제를 해결 : 연결이 이루어지고 난 뒤 각각의 자원들을 요청하고 모든 자원에 대한 응답이 돌아온 후에 연결을 종료
- HTTP/2, HTTP/3에서 더 많은 최적화
(4) 기타
- HTTP 메세지
- 단순함
- 확장 가능
HTTP 메세지
- 헤더와 바디로 구분
- HTTP 바디 : 데이터 메시지 본문(Message body)을 통해 표현(Representation) 데이터를 전달
- 데이터를 실어 나르는 부분을 페이로드(Payload)라 함
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