[CS] 📕 Network

참고자료 : Tech Interview, Tech Interview

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📖 OSI 7계층

7계층을 나누는 이유

통신이 일어나는 과정을 단계별로 알 수 있고, 특정한 곳에 이상이 생기면 그 단계만 수정할 수 있기 때문

• 컴퓨터 네트워크 프로토콜 디자인과 통신을 계층으로 나누어 설명한 것이다.
• 프로토콜을 기능별로 나눈 것
• 각 계층은 하위 계층의 기능만을 이용하고, 상위 계층에게 기능을 제공한다.
• 일반적으로 하위 계층들은 하드웨어로, 상위 계층들은 소프트웨어로 구현된다.

1. 물리 계층(Physical layer)
   • 네트워크의 기본 네트워크로 하드웨어 전송 기술을 이룬다.(리피터, 케이블, 허브)
   • 단지 데이터를 전기적인 신호로 변환해서 주고받는 기능을 진행(즉, 데이터를 전송하는 역할만 한다.)
   • 논리 데이터 구조(높은 수준의 기능)를 기초로 하는 필수 계층이다.
   • 전송 단위는 Bit이다.
2. 데이터 링크 계층(Data link layer)
   • Point to Point 간 신뢰성있는 전송을 보장하기 위한 계층으로 CRC 기반의 오류 제어와 흐름 제어가 필요하다.
   • 물리 계층으로 송수신되는 정보를 관리하여 안전하게 전달되도록 도와주는 역할(브릿지, 스위치)
   • 데이터 링크 계층의 가장 잘 알려진 예는 이더넷이다.
   • 주소 값을 물리적으로 할당받는다.
   • Mac 주소를 통해 통신한다.
   • 전송 단위는 Frame이다.(프레임에 Mac 주소를 부여하고 에러검출, 재전송, 흐름제어 진행)
3. 네트워크 계층(Network layer)
   • 여러 개의 노드를 거칠 때마다 경로를 찾아주는 역할을 하는 계층으로 다양한 길이의 데이터를 네트워크들을 통해 전달하고, 그 과정에서 전송 계층이 요구하는 서비스 품질(QoS)를 제공하기 위한 기능적, 절차적 수단을 제공한다.
   • 즉, 데이터를 목적지까지 가장 안전하고 빠르게 전달하는 기능(라우터, IP)
   • 라우팅, 흐름 제어, 오류 제어, 세그멘테이션 등을 수행한다.
   • 라우터를 통해 이동할 경로를 선택하여 IP 주소를 지정하고, 해당 경로에 따라 패킷을 전달
   • 전송 단위는 Datagram(Packet)이다.
4. 전송 계층(Transport layer)
   • 양 끝단(end to end)의 사용자들이 신뢰성있는 데이터를 주고 받을 수 있도록 해주어, 상위 계층들이 데이터 전달의 유효성이나 효율성을 생각하지 않도록 해준다.
   • TCP(신뢰성, 연결지향적)와 UDP(비신뢰성, 비연결성, 실시간) 프로토콜을 통해 통신을 활성화한다.
   • 포트를 열어두고, 프로그램들이 전송을 할 수 있도록 제공
   • 전송 단위는 Segment이다.
5. 세션 계층(Session layer)
   • 데이터가 통신하기 위한 논리적 연결을 담당한다.(API, Socket)
   • 양 끝단의 응용 프로세스가 통신을 관리하기 위한 방법을 제공한다.
   • 동시 송수신 방식(duplex), 반이중 방식(half-duplex), 전이중 방식(Full Duplex)의 통신과 함께 체크 포인팅과 종료, 다시시작 과정 등을 수행한다.
   • TCP/IP세션을 만들고 없애는 역할
   • TCP/IP는 인터넷 프로토콜 중 가장 중요한 역할을 하는 TCP와 IP의 합성어로 데이터의 흐름 관리, 정확성 확인, 패킷의 목적지 보장을 담당한다.
     • 데이터의 정확성 확인은 TCP가, 패킷을 목적지까지 전송하는 일은 IP가 담당한다.
6. 표현 계층(Presentation layer)
   • 데이터 표현에 대한 독립성을 제공하고 암호화하는 역할을 담당(JPEG, MPEG 등)
   • 코드 간의 번역을 담당하여 사용자 시스템에서 데이터의 형식상 차이를 다루는 부담을 응용 계층으로부터 덜어준다.
   • MIME 인코딩이나 암호화 등의 동작이 이루어진다.
7. 응용 계층(Application layer)
   • 응용 프로세스와 직접 관계하여 일반적인 응용 서비스를 수행한다.(HTTP, FTP, DNS 등)
   • 사용자 인터페이스, 전자우편, 데이터베이스 관리 등의 서비스를 제공한다.

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📖 TCP와 UDP

📌 네트워크 계층 중 전송 계층에서 사용하는 프로토콜이다.

📚 TCP

• 인터넷 상에서 데이터를 메세지의 형태(세그먼트라는 블록 단위)로 보내기 위해 IP와 함께 사용하는 프로토콜이다.
• TCP와 IP를 함께 사용하는데, IP가 데이터의 배달을 처리한다면 TCP는 패킷을 추적 및 관리한다.

📍 TCP의 특징

• 연결형 서비스로 가상 회선 방식을 제공한다.
  • 3-way handshaking과정을 통해 연결을 설정하고 4-way handshaking을 통해 해제한다.(밑에서 자세히 설명)
• 흐름 제어 및 혼잡 제어를 제공한다.
  • 흐름 제어 : 데이터를 송신하는 곳과 수신하는 곳의 데이터 처리 속도를 조절하여 수신자의 버퍼 오버플로우를 방지하는 것(전송속도를 다룸)
    • 수신측이 송신측보다 데이터 처리 속도가 빠르면 문제없지만, 송신측의 속도가 빠를 경우 문제
    • 수신측에서 제한된 저장 용량을 초과한 이후에 도착한 데이터는 손실될 수 있다.
    • 해결방법
      • Stop and Wait : 매번 전송한 패킷에 대해 확인 응답을 받아야만 그 다음 패킷을 전송하는 방법
      • Sliding Window : 수신측에서 설정한 윈도우 크기만큼 송신측에서 확인응답없이 세그먼트를 전송할 수 있게하여 데이터 흐름을 동적으로 조절하는 제어기법
  • 혼잡 제어 : 네트워크 내의 패킷 수가 넘치게 증가하지 않도록 방지하는 것(혼잡 붕괴 현상을 막음)
    • 네트워크의 혼잡을 피하기 위해 송신측에서 보내는 데이터의 전송속도를 강제로 줄인다.
    • 해결방법
      • AIMD : 처음에 패킷을 하나씩 보내고 이것이 문제없이 도착하면 window 크기를 1씩 증가시켜가며 전송하는 방법(실패하면 패킷의 보내는 속도를 절반으로 줄인다.)
      • Slow Start : AIMD 방식의 처음 전송 속도를 올리는데 시간이 오래 걸리는 단점을 보완하여 지수 함수 꼴로 증가한다.
      • Fast Retransmit, Fast Recovery
• 높은 신뢰성을 보장한다.
• UDP보다 속도가 느리다.
• 전이중(Full-Duplex), 점대점(Point to Point) 방식이다.
  - 전이중 : 전송이 양방향으로 동시에 일어날 수 있다.
  - 점대점 : 각 연결이 정확히 2개의 종단점을 가지고 있다.

  연속성보다 신뢰성이 중요한 서비스에 사용하는 프로토콜
  ex) 파일 전송

📚 UDP

• 데이터를 데이터그램(독립적인 관계를 지니는 패킷)단위로 처리하는 프로토콜이다.
• 전송 계층이다.

📍 UDP의 특징

• 비연결형 서비스로 데이터그램 방식을 제공한다.
  • 논리적인 경로가 없기 때문에 각각의 패킷은 다른 경로로 전송되고 독립적인 관계를 지니게 된다.
• 정보를 주고 받을 때 신호 절차를 거치지 않는다.
• UDP헤더의 checksum 필드를 통해 최소한의 오류만 검출한다.
• 신뢰성이 낮다.
• TCP보다 속도가 빠르다.

  신뢰성보다는 연속성이 중요한 서비스에 사용하는 프로토콜
  ex) 실시간 서비스

📍 DNS(Domain Name Service)에서 UDP를 사용하는 이유

• DNS란?
  • TCP/IP 네트워크 상에서 사람이 기억하기 쉽게 문자로 만들어진 도메인을 컴퓨터가 처리할 수 있는 숫자로 된 인터넷 주소(IP)로 바꾸는 시스템
• DNS는 데이터를 교환하는 경우인데 TCP를 사용하게 되면 데이터를 송신할 때까지 세션 확립을 위한 처리를 하고, 송신한 데이터가 수신되었는지 점검하는 과정이 필요하므로, Protocol overhead가 UDP에 비해서 크다.
• DNS는 응용 계층 프로토콜이다.
• 모든 응용 계층 프로토콜은 TCP, UDP 중 하나의 전송 계층 프로토콜을 사용해야한다.
• 이유
  • DNS request는 UDP segment에 들어갈 정도로 작다.
  • 3 way handshaking으로 연결을 유지할 필요가 없다.
  • UDP는 not reliable이지만 reliability는 Timeout 추가나, resend 작업을 통해 응용 계층에 추가할 수 있다.
• DNS는 UDP를 53번 port에서 사용한다.

⚡️ 만약 데이터가 512 바이트를 넘거나 응답을 못받는 경우 TCP로 한다.

📢 TCP와 UDP 비교

TCP와 UDP의 차이를 자세히 알아보자

❗️ TCP와 UDP는 왜 나오게 되었는가?

1. IP의 역할은 Host to Host만을 지원한다. 장치에서 장치로 이동은 IP로 해결되지만, 하나의 장비안에서 수많은 프로그램들의 통신을 할 경우에는 IP만으로는 한계가 있다.
2. IP에서 오류가 발생한다면 ICMP에서 알려주기만 할 뿐 대처하지 못하기 때문에 IP보다 위에서 처리를 해야한다.

• ICMP : 인터넷 제어 메시지 프로토콜로 오류 메시지를 전송받는데 주로 쓰인다.

⭐️ 따라서 1번을 해결하기 위하여 포트 번호가 나오게 되었고, 2번을 해결하기 위하여 상위 프로토콜인 TCP와 UDP가 나오게 되었다.

❗️ TCP와 UDP가 어떻게 오류를 해결하는가?

• TCP
  - 데이터의 분실, 중복, 순서가 뒤바뀜 등을 자동으로 보정해줘서 송수신 데이터의 정확한 전달을 할 수 있도록 해준다.
• UDP
  - IP가 제공하는 정도의 수준만을 제공하는 간단한 IP상위 계층의 프로토콜로 TCP와는 다르게 에러가 날 수도 있고, 재전송이나 순서가 뒤바뀔 수도 있어서 이 경우, 어플리케이션에서 처리하는 번거로움이 존재한다.

TCP의 3 way handshake와 4 way handshake

📌 TCP는 장치들 사이에 논리적인 접속을 성립하기 위하여 연결을 설정하여 신뢰성을 보장하는 연결형 서비스이다.

📍 3-way handshake란?

• TCP 통신을 이용하여 데이터를 전송하기 위해 네트워크 연결을 설정하는 과정이다.
• 양쪽 모두 데이터를 전송할 준비가 되었다는 것을 보장하고, 실제로 데이터 전달이 시작하기 전에 한 쪽이 다른 쪽이 준비되었다는 것을 알 수 있도록 한다.
• 즉, TCP/IP 프로토콜을 이용해서 통신을 하는 응용 프로그램이 데이터를 전송하기 전에 먼저 정확한 전송을 보장하기 위해 상대방 컴퓨터와 사전에 세션을 수립하는 과정을 의미한다.
  • A 프로세스(Client)가 B 프로세스(Server)에 연결을 요청
    
    1. A -> B : SYN
       • 클라이언트 프로세스 A가 서버 프로세스 B에게 연결 요청 메시지 전송(SYN)
       • 송신자가 최초로 데이터를 전송할 때 Sequence Number를 임의의 랜덤 숫자로 지정하고, SYN 플래그 비트를 1로 설정한 세그먼트를 전송한다.
       • PORT 상태 - B : LISTEN, A : CLOSED
    2. B -> A : SYN + ACK
       • 서버 프로세스 B가 SYN을 받고, 클라이언트 프로세스 A로 받았다는 신호인 ACK와 포트를 열어달라는 SYN 패킷을 전송
       • 수신자는 Acknowledgement Number 필드를 (Sequence Number +1)로 지정하고, SYN과 ACK 플래그 비트를 1로 설정한 세그먼트를 전송한다.
       • PORT 상태 - B : SYN_RCV, A : CLOSED
    3. A -> B : ACK
       • PORT 상태 - B ; SYN_RCV, A : ESTABLISHED
       • 클라이언트 프로세스 A는 서버 프로세스 B의 응답인 ACK와 SYN 패킷을 받고, 수락 확인 신호인 ACK를 서버 프로세스 B로 보낸다.
       • 이때, 전송할 데이터가 있으면 이 단계에서 데이터를 전송할 수 있다.
       • PORT 상태 - B : ESTABLISHED, A : ESTABLISHED

⭐️ 이렇게 총 3번의 통신이 완료되면 연결이 성립된다.

📍 4-way handshake란?

• TCP의 연결을 해제하는 과정
  • A 프로세스(Client)가 B 프로세스(Server)에 연결 해제를 요청
    
    1. A -> B : FIN
       • 클라이언트 프로세스 A가 연결을 종료하겠다는 FIN 플래그를 전송
       • 서버 프로세스 B가 FIN 플래그로 응답하기 전까지 연결을 계속 유지
    2. B -> A : ACK
       • 서버 프로세스 B는 FIN을 받고, 확인했다는 ACK를 클라이언트 프로세스 A로 보내고 자신의 통신이 끝날 때까지 기다린다. (이 상태가 TIME_WAIT 상태)
       • 수신자는 Acknowledgement Number 필드를 (Sequence Number + 1)로 지정하고, ACK 플래그 비트를 1로 설정한 세그먼트를 전송한다.
       • 그리고 자신이 전송할 데이터가 남아있다면 이어서 계속 전송한다.
    3. B -> A : FIN
       • 서버 프로세스 B가 통신이 끝났으면(데이터를 모두 보냈다면) 연결이 종료되었다는 의미로 클라이언트 프로세스 A에게 FIN 플래그를 전송
    4. A -> B : ACK
       • 클라이언트 프로세스 A는 FIN을 받고, 확인했다는 ACK를 서버 프로세스 B에 전송
       • 아직 서버로부터 받지 못한 데이터가 있을 수 있으므로 TIME_WAIT을 통해 기다린다.
         • 서버 B는 ACK를 받은 이후 소켓을 닫는다.(CLOSED)
         • TIME_WAIT 시간이 끝나면 클라이언트 A도 닫는다.(CLOSED)

⭐️ 이렇게 총 4번의 통신이 완료되면 연결이 해제된다.

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⚡ 참고 - 포트(PORT) 상태 정보

• CLOSED: 포트가 닫힌 상태
• LISTEN: 포트가 열린 상태로 연결 요청 대기 중
• SYN_RCV: SYNC 요청을 받고 상대방의 응답을 기다리는 중
• ESTABLISHED: 포트 연결 상태

⚡ 참고 - 플래그 정보

• TCP Header에는 CONTROL BIT(플래그 비트, 6bit)가 존재하며, 각각의 bit는 "URG-ACK-PSH-RST-SYN-FIN"의 의미를 가진다.
  • 즉, 해당 위치의 bit가 1이면 해당 패킷이 어떠한 내용을 담고 있는 패킷인지를 나타낸다.
• SYN(Synchronize Sequence Number) / 000010
  • 연결 설정. Sequence Number를 랜덤으로 설정하여 세션을 연결하는 데 사용하며, 초기에 Sequence Number를 전송한다.
• ACK(Acknowledgement) / 010000
  • 응답 확인. 패킷을 받았다는 것을 의미한다.
  • Acknowledgement Number 필드가 유효한지를 나타낸다.
  • 양단 프로세스가 쉬지 않고 데이터를 전송한다고 가정하면 최초 연결 설정 과정에서 전송되는 첫 번째 세그먼트를 제외한 모든 세그먼트의 ACK 비트는 1로 지정된다고 생각할 수 있다.
• FIN(Finish) / 000001
  • 연결 해제. 세션 연결을 종료시킬 때 사용되며, 더 이상 전송할 데이터가 없음을 의미한다.

🔥 TCP 관련 질문 1

• Q. TCP의 연결 설정 과정(3단계)과 연결 종료 과정(4단계)이 단계가 차이나는 이유?
  • A. Client가 데이터 전송을 마쳤다고 하더라도 Server는 아직 보낼 데이터가 남아있을 수 있기 때문에 일단 FIN에 대한 ACK만 보내고, 데이터를 모두 전송한 후에 자신도 FIN 메시지를 보내기 때문이다.
  • 관련 Reference

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📖 대칭키와 공개키

📚 대칭키(Symmetric Key)

암호화와 복호화에 같은 암호키(대칭키)를 사용하는 알고리즘

• 동일한 키를 주고받기 때문에, 매우 빠르다는 장점이 있다.
• 그러나 대칭키 전달과정에서 해킹 위험에 노출된다.

📚 공개키(Public Key)

암호화와 복호화에 사용하는 암호키를 분리한 알고리즘

• 자신이 가지고 있는 고유한 암호키(비밀키)로만 복호화할 수 있는 암호키(공개키)를 대중에 공개한다.

📍 공개키 암호화 방식 과정

1. A가 웹 상에 공개된 'B의 공개키'를 이용해 평문을 암호화하여 B에게 보냄
2. B는 자신의 비밀키로 복호화한 평문을 확인, A의 공개키로 응답을 암호화하여 A에게 보냄
3. A는 자신의 비밀키로 암호화된 응답문을 복호화함

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📖 HTTP와 HTTPS

📚 HTTP 프로토콜

• HyperText Transfer Protocol
• 웹 상에서 클라이언트와 서버 간에 요청/응답으로 정보를 주고 받을 수 있는 프로토콜

📍 HTTP의 특징

• 주로 HTML 문서를 주고받는 데에 쓰인다.
• TCP와 UDP를 사용하며, 80번 포트를 사용한다.
• 비연결(Connectionless) : 클라이언트가 요청을 서버에 보내고 서버가 적절한 응답을 클라이언트에 보내면 바로 연결이 끊긴다.
• 무상태(Stateless) : 연결을 끊는 순간 클라이언트와 서버의 통신은 끝나며 상태 정보를 유지하지 않는다.

📚 HTTPS 프로토콜

• HyperText Transfer Protocol over Secure Socket Layer
  • 또는 HTTP over TLS, HTTP over SSL, HTTP Secure
• 인터넷 상에서 정보를 암호화하는 SSL 프로토콜을 사용(공개키 암호화 방식)
• 웹 통신 프로토콜인 HTTP의 보안이 강화된 버전의 프로토콜(HTTP는 텍스트 교환이므로, 누군가 네트워크에서 신호를 가로채면 내용이 노출된다.)

📍 HTTPS의 특징

• HTTPS의 기본 TCP/IP 포트로 443번 포트를 사용한다.
• HTTPS는 소켓 통신에서 일반 텍스트를 이용하는 대신에, 웹 상에서 정보를 암호화하는 SSL이나 TLS 프로토콜을 통해 세션 데이터를 암호화한다.
  • 두 프로토콜은 기밀성, 데이터 무결성을 사용한 인증을 제공
• 적절한 보호를 보장한다.(중간에서 정보를 볼 수 없다.)

금융정보나 메일 등 중요한 정보를 주고 받는 것은 HTTPS를, 아무나 봐도 상관 없는 페이지는 HTTP를 사용한다.

⚡ HTTPS의 원리

• 공개키 알고리즘 방식
• 암호화, 복호화시킬 수 있는 서로 다른 키(공개키, 개인키)를 이용한 암호화 방법
  • 공개키: 모두에게 공개. 공캐키 저장소에 등록
  • 개인키(비공개키): 개인에게만 공개. 클라이언트-서버 구조에서는 서버가 가지고 있는 비공개키
• 클라이언트 -> 서버
  • 사용자의 데이터를 공개키로 암호화 (공개키를 얻은 인증된 사용자)
  • 서버로 전송 (데이터를 가로채도 개인키가 없으므로 복호화할 수 없음)
  • 서버의 개인키를 통해 복호화하여 요청 처리

📌 HTTPS의 장단점

• 장점
  • 네트워크 상에서 열람, 수정이 불가능하므로 안전하다.
• 단점
  • 암호화를 하는 과정이 웹 서버에 부하를 준다.
  • HTTPS는 설치 및 인증서를 유지하는데 추가 비용이 발생한다.
  • HTTP에 비해 느리다.

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📖 GET 메소드와 POST 메소드

📌 HTTP 프로토콜을 이용해서 서버에 데이터(요청 정보)를 전달할 때 사용하는 방식

📚 GET 메소드

• 정보를 조회하기 위한 메소드
• 가져오는 것(Select)

📍 특징

• URL에 요청 정보를 붙여서 전송한다.
  • URL의 끝에 '?'가 붙고, 요청 정보가 해쉬 형태의 쌍을 이룬다.
  • 요청 정보가 여러 개일 경우에는 '&'로 구분한다.
    ex) www.urladdress.xyz?name1=value1&name2=value2
• Body는 비어있는 상태로 전송하고 길이 제한이 있어서 대용량의 데이터를 전송하기 어렵다.
• 사용자가 쉽게 눈으로 확인할 수 있다.
  • POST 방식보다 빠르다.
  • 그러나, POST 방식보다 보안상 취약함

📚 POST 메소드

• 서버의 값이나 상태를 바꾸기 위한 용도의 메소드
• 수행하는 것(Insert, Update, Delete)

📍 특징

• Body 안에 숨겨서 요청 정보를 전송하기 때문에 대용량의 데이터를 전송하기에 적합하다.
• 클라이언트 쪽에서 데이터를 인코딩하여 서버로 전송하고, 이를 받은 서버 쪽이 해당 데이터를 디코딩한다.
• GET 방식보다 보안상 안전하다.

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📖 쿠키와 세션

📢 쿠키와 세션의 필요성

• HTTP 프로토콜은 비연결 지향(Connectionless)과 상태정보를 유지하지 않는(Stateless) 특징때문에 모든 요청 간 의존관계가 없다.
• 즉, 현재 접속한 사용자가 이전에 접속했던 사용자와 같은 사용자인지 알 수 있는 방법이 없다.
• 계속 연결을 유지하지 않기 때문에 리소스 낭비가 줄어드는 것이 큰 장점이지만, 통신할 때마다 새로 연결해야하기 때문에 클라이언트는 매 요청마다 인증해야 한다는 단점이 있다.
• 그래서 상태를 유지하기 위한 기술로 쿠키와 세션이 있다.

📚 쿠키(Cookie)란?

• 클라이언트 로컬에 저장되는 키와 값이 들어있는 파일이다.
• 클라이언트의 상태 정보(이름, 값, 경로 등)를 브라우저에 저장하여 참조한다.
• 🎁 구성요소 : 이름(name), 값(value), 만료시간(Expires), 도메인(Domain), 경로(Path), 보안 여부(Secure) 등

📍 동작 방식

1. 웹브라우저가 서버에 요청
2. 상태를 유지하고 싶은 값을 쿠키(cookie)로 생성
3. 서버가 응답할 때 HTTP 헤더(Set-Cookie)에 쿠키를 포함해서 전송

   Set−Cookie: id=doy

4. 전달받은 쿠키는 웹브라우저에서 관리하고 있다가, 다음 요청 때 쿠키를 HTTP 헤더에 넣어서 전송

   cookie: id=doy

5. 서버에서는 쿠키 정보를 읽어 이전 상태 정보를 확인한 후 응답

• 쿠키 사용 예
  • 아이디, 비밀번호 저장
  • 쇼핑몰 장바구니

📚 세션(Session)이란?

• 일정시간 동안 같은 브라우저로 들어오는 요청을 하나의 상태로 보고 그 상태를 유지하는 기술이다.
• 즉, 웹 브라우저를 통해 서버에 접속한 이후부터 브라우저를 종료할 때까지 유지되는 상태이다.

📍 동작 방식

1. 웹브라우저가 서버에 요청
2. 서버가 해당 웹브라우저(클라이언트)에 유일한 ID(Session ID)를 부여함
3. 서버가 응답할 때 HTTP 헤더(Set-Cookie)에 Session ID를 포함해서 전송,
   쿠키에 Session ID를 JSESSIONID 라는 이름으로 저장

   Set−Cookie: JSESSIONID=xslei13f

4. 웹브라우저는 이후 웹브라우저를 닫기까지 다음 요청 때 부여된 Session ID가 담겨있는 쿠키를 HTTP 헤더에 넣어서 전송

   Cookie: JSESSIONID=xslei13f

5. 서버는 세션 ID를 확인하고, 해당 세션에 관련된 정보를 확인한 후 응답

• 세션 사용 예
  • 로그인

세션도 쿠키를 사용하여 값을 주고받으며 클라이언트의 상태 정보를 유지한다.
즉, 상태 정보를 유지하는 수단은 쿠키 이다.

📢 쿠키와 세션의 차이점

• 저장 위치
  • 쿠키 : 클라이언트
  • 세션 : 서버
• 보안
  • 쿠키 : 클라이언트에 저장되므로 보안에 취약하다.
  • 세션 : 쿠키를 이용해 Session ID만 저장하고 이 값으로 구분해서 서버에서 처리하므로 비교적 보안성이 좋다.
• 라이프사이클
  • 쿠키 : 만료시간에 따라 브라우저를 종료해도 계속해서 남아 있을 수 있다.
  • 세션 : 만료시간을 정할 수 있지만 브라우저가 종료되면 만료시간에 상관없이 삭제된다.
• 속도
  • 쿠키 : 클라이언트에 저장되어서 서버에 요청 시 빠르다.
  • 세션 : 실제 저장된 정보가 서버에 있으므로 서버의 처리가 필요해 쿠키보다 느리다.

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📖 DNS

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📖 REST와 RESTful의 개념

📚 REST란

• REST의 정의
  • 월드 와이드 웹(www)과 같은 분산 하이퍼 미디어 시스템을 위한 소프트웨어 개발 아키텍처의 형식
  • 기본적으로 웹의 기존 기술과 HTTP 플토콜을 그대로 활용하기 때문에 웹의 장점을 최대한 활용할 수 있다.
• 구제척인 개념
  • HTTP URI를 통해 자원을 명시하고 HTTP Method(POST, GET, PUT, DELETE)를 통해 해당 자원에 대한 CRUD를 적용하는 것
• 장단점
  • 장점
    • 여러 가지 서비스 디자인에서 생길 수 있는 문제를 최소화
    • API의 기본을 충실히 지키면서 범용성을 보장
  • 단점
    • 브라우저를 통해 테스트할 일이 많은 서비스면 쉽게 고칠 수 있는 URL보다 더 어렵게 느껴진다.
    • 구형 브라우저가 재대로 지원해주지 못한다.
• 필요한 이유
  • 애플리케이션 분리 및 통합
  • 다양한 클라이언트의 등장
  • 즉, 최근의 서버 프로그램은 다양한 브라우저와 안드로이드폰, 아이폰과 같은 모바일 디바이스에서도 통신할 수 있어야 한다.
• 구성요소
  1. 자원(Resource) : URI
     • 모든 자원에 고유한 ID가 존재하고, 이 자원은 Server에 존재한다.
     • ID는 '/groups/:group_id'와 같은 HTTP URI이다.
  2. 행위(Verb) : HTTP Method
     • HTTP 프로토콜의 Method를 사용한다.
     • HTTP 프로토콜은 GET, POST, PUT, DELETE, HEAD와 같은 메소드를 제공한다.
  3. 표현
     • Client는 URI를 이용해 자원을 지정하고 해당 자원의 상태에 대한 조작을 요청하면 Server는 이에 적절한 응답을 보낸다.
     • REST에서 하나의 자원은 JSON, NML, TEST, RSS 등 여러 형태의 응답으로 나타내어진다.
     • 일반적으로 JSON이나 XML을 통해 데이터를 주고 받는다.
• 특징
  1. Server-Client(서버 - 클라이언트 구조)
  2. Stateless(무상태)
  3. Cacheable(캐시 처리 가능)
  4. Layered System(계층화)
  5. Code-On-Demand
  6. Uniform Interface(인터페이스 일관성)

📚 REST API

• REST API의 정의 : REST 기반으로 서비스 API를 구현한 것
• 특징
  • 사내 시스템들을 REST 기반으로 시스템을 분산해 유지보수 및 운용을 편하게 할 수 있다.
  • REST는 HTTP 표준을 기반으로 구현하므로 ,HTTP를 지원하는 프로그램 언어로 클라이언트, 서버를 구현할 수 있다.
• 설계 규칙
  1. URI는 정보의 자원을 표현해야 한다.
     • 명사를 사용하고 영어 소문자 복수형을 사용한다.
     • ex) GET /members/1
  2. 자원에 대한 행위는 HTTP Method(GET, PUT, POST, DELETE 등)로 표현한다.
     • 위 예시와 동일
  3. 슬래시 구분자(/)는 계층 관계를 나타낸다.
     • ex) http://restapi.example.com/houses/apartments
  4. URI 마지막 문자로 슬래시(/)를 포함하지 않는다.
  5. 긴 URI셩로를 사용해야하면 하이픈(-)을 이용해 가독성을 높인다.
  6. 밑줄(_)은 URI에 사용하지 않는다.
  7. URI 경로에는 소문자가 적합하다.
  8. 파일확장자는 URI에 포함하지 않는다.
     • Accept header를 사용한다.
     • ex) http://restapi.example.com/members/soccer/345/photo.jpg (x)
     • ex) GET / members/soccer/345/photo HTTP/1.1 Host: restapi.example.com Accept: image/jpg (o)

📚 RESTful

• RESTful의 개념
  • 일반적으로 REST라는 아키텍처를 구현하는 웹 서비스를 나타내기 위해 사용되는 용어
    • 즉, REST 원리를 따르는 시스템은 RESTful이란 용어로 지칭된다.
  • 공식적으로 발표한 것은 아니다.(암묵적)
• 목적
  • 이해하기 쉽고 사용하기 쉬운 REST API를 만드는 것
  • 성능 향상에 포커스가 있는 것이 아니라, 이해도 및 호환성을 높여주는게 목적이므로, 성능이 중요한 상황에서는 굳이 RESTful API를 구현할 필요는 없다.

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📖 Socket.io와 WebSocket의 차이

📚 WebSocket

• 개념 : 웹 페이지의 한계에서 벗어나 실시간으로 상호작용하는 웹 서비스를 만드는 표준 기술
• 배경
  • 실시간 웹을 구현하기 위해서는 양방향 통신이 가능해야하는데 HTTP 프로토콜은 클라이언트에서 서버로의 단방향 통신을 위해 만들어진 방법이다.
  • 양방향 통신을 구현할 때는 Polling, Streaming 방식의 코드를 이용해 구현했다.
  • 하지만 이 방법들은 각 브라우저마다 구현 방법이 달라 개발이 어렵다는 문제점이 있었는데 이를 해결하기 위해 만들어지게 되었다.
• 특징
  • 소켓을 이용해 자유롭게 데이터를 주고 받을 수 있다.
  • HTTP와 마찬가지로 80포트를 통해 웹 서버에 연결한다.
  • http:// 대신 ws://로 시작한다.
  • 웹 서버도 WebSocket 기능을 지원해야 한다.(Node.js, Jetty 등)
  • 프로토콜이 확정된 상태가 아니여서 브라우저 별로 지원하는 WebSocket 버전이 다르다.
  • 즉, 미래의 기술이지 아직 인터넷 기업에서 시범적으로라도 써 볼 수 있는 기술이 아니다.(???)
• 장점
  • HTTP Request를 그대로 사용하므로 기존의 80, 443 포트로 접속하여 추가로 방화벽을 열지 않고도 양방향 통신이 가능하다.
  • HTTP 규격인 CORS 적용이나 인증 등을 기존과 동일하게 사용

📚 Socket.io

• 개념
  • WebSocket, AJAX Long Polling, Streaming 등 다양한 방법을 하나의 API로 추상화한 것이다.
  • 즉, JavaScript를 이용하여 브라우저 종류에 상관없이 실시간 웹을 구현할 수 있다.
• 특징
  • 현재 바로 사용할 수 있는 기술이다.(WebSocket는 미래의 기술)
  • WebSocket은 지원하는 여러 서버 구현체가 많지만 Socket.io는 Node.js 하나 밖에 없다.
• 장점
  • Socket.io로 개발하여 클라이언트로 푸쉬하면 WebSocket을 지원하지 않는 브라우저의 경우에도 다양한 방법으로 내부적으로 푸쉬 메시지를 보내준다.
  • 즉, WebSocket을 지원하지 않는 브라우저라도 푸쉬 메시지를 일관된 모듈로 보낼 수 있다.

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📖 로드밸런싱

요즘 시대에 웹사이트에 접속하는 인원이 급격히 늘어나게 되어서 모든 트래픽을 감당하기엔 1대의 서버로 부족하다. 따라서 하드웨어의 성능을 올리거나(Scale-up) 여러대의 서버가 나눠서 일해야하는데(Scale-out) Scale-out방식이 효과적이다. 이 때 여러 서버에게 균등하게 트래픽을 분산시켜주는 것이 로드 밸런싱이다.

• 분산식 웹 서비스로, Load Balancer를 클라이언트와 서버 사이에 두고, 부하가 일어나지 않도록 여러 서버에 분산시켜주는 방식이다.

📚 서버 선택 방식

• 라운드 로빈 : CPU 스케줄링의 라운드 로빈 방식
  • 라운드 로빈이란? : 우선순위를 두지 않고 순서대로 즉, 시간단위로 할당하는 방식
• Least Connections : 연결 개수가 가장 적은 서버 선택(트래픽으로 인해 세션이 길어지는 경우 권장)
• Source : 사용자 IP를 해싱하여 분배(특정 사용자가 항상 같은 서버로 연결되는 것 보장)

📍 장애 대비 : 서버를 분배하는 로드 밸런서에 문제가 생길 수 있기 때문에 로드 밸런서를 이중화하여 대비한다.(Active 상태와 Passive 상태)