TCP 커넥션
전 세계 모든 HTTP 통신은 지구상의 컴퓨터와 네트워크 장비에서 널리 쓰이고 있는 패킷 교환 네트워크 프로토콜들이 계층화된 집합인 TCP/IP를 통해 이루어진다.
아래 URL을 입력받은 브라우저는 다음과 같은 단계를 수행한다.
https://velog.io/@tjdqls1668/http-study-2- 브라우저가
velog.io라는 호스트 명을 추출한다. - 브라우저가 해당 호스트 명에 대한 IP 주소를 찾는다.
- 브라우저가 포트 번호 80을 얻는다.
- 브라우저가
3.39.215.212의 80포트로 TCP 커넥션을 생성한다. - 브라우저가 바로 HTTP GET 요청 메세지를 보낸다.
- 브라우저가 서버에서 온 HTTP 응답 메세지를 읽는다.
- 브라우저가 커넥션을 끊는다.
신뢰할 수 있는 데이터 전송 통로
- HTTP 커넥션은 몇몇 사용 규칙을 제외하고는 TCP 커넥션에 불과하다.
- TCP 커넥션의 한쪽에 있는 바이트들은 반대쪽으로 순서에 맞게 정확히 전달된다.
TCP 스트림 전송
- TCP는 IP 패킷 (IP 데이터그램)이라고 불리는 작은 조각을 통해 데이터를 전송한다.
- HTTP는 프로토콜 스택에서 최상위 계층이다. (애플리케이션 계층)
- HTTPS는 TLS 혹은 SSL이라 불리며 HTTP와 TCP 사이에 있는 암호화 계층이 있다.
HTTP가 메세지를 전송할 경우,
TCP 커넥션을 통해 메세지 데이터의 내용을 순서대로 보낸다.
- TCP segment 단위로 데이터 스트림을 잘게 나눔
- segment를 IP packet에 담아서 데이터를 전달
이 모든 것은 TCP/IP에 의해 처리되며, 그 과정은 HTTP 프로그래머에게 보이지 않는다.
-> 각 계층의 interface 표준화 및 다른 계층에 영향을 주지 않는다.
TCP segment와 IP packet의 구조는 다음과 같다.
TCP 커넥션 유지하기
- 컴퓨터는 항상 TCP 커넥션을 여러 개 가지고 있다.
- TCP는 포트 번호를 통해서 여러 개의 커넥션을 유지한다.
TCP 커넥션은 4가지 값으로 식별한다.
- 발신지 IP 주소
- 발신지 포트
- 수신지 IP 주소
- 수신지 포트
4가지 커넥션 구성요소를 똑같이 가리키고 있는 커넥션은 있을 수 없다.
-> 유일한 커넥션을 생성한다.
TCP 소켓 프로그래밍
- OS는 TCP 커넥션의 생성과 관련된 여러 기능을 제공한다.
- 다음 표는 소켓 API의 주요 인터페이스이다.
| 소켓 API 호출 | description |
|---|---|
s = socket(<params>) | 소켓 생성 |
bind(s, <local IP: port> | 소켓에 로컬 포트 번호, 인터페이스 할당 |
connect(s, <remote IP:port> | 로컬 소켓과 원격 호스트:포트 사이에 TCP 커넥션 생성 |
listen(s, ...) | 커넥션을 받아들이기 위해 로컬 소켓에 허용 표시 |
n = read(s, buffer, n) | 소켓으로부터 버퍼에 n바이트 읽기 시도 |
n = write(s, buffer, n) | 소켓으로부터 버퍼에 n바이트 쓰기기 시도 |
close(s) | TCP 커넥션 완전히 끊음 |
shutdown(s, <side> | TCP 커넥션의 입출력만 닫음 |
TCP의 성능에 대한 고려
HTTP는 TCP 바로 위에 있는 계층이기 때문에
HTTP 트랜잭션의 성능은 그 아래 계층인 TCP의 성능에 영향을 받는다.
HTTP 트랜잭션 지연
- 트랜잭션을 처리하는 시간은
TCP 커넥션을 설정하고, 요청 및 응답하는 시간에 비하면 상당히 짧다. - 대부분의 HTTP 지연은 TCP 네트워크 지연이 원인이다.
- DNS 찾기
- URI에서 웹 서버의 IP 주소와 포트 번호 찾는 시간
- 연결
- handshake 지연 (추후 설명)
- 요청
- TCP 커넥션 생성 이후, 클라이언트가 서버로 데이터를 전송하는 시간
- 응답
- 서버가 클라이언트로 응답을 보내는 시간
TCP 커넥션 handshake 지연
새로운 TCP 커넥션을 열 때면
TCP 소프트웨어는 커넥션을 맺기 위한 조건을 맞추기 위해 연속으로 IP 패킷을 교환한다.
1. SYN
- 클라는 새로운 TCP 커넥션을 생성하기 위해 작은 TCP 패킷을 서버에게 보낸다.
SYN(synchronize sequence numbers)라는 특별한 flag를 가진다.- 커넥션 생성 요청이라는 뜻
2. SYN + ACK
- 서버가 그 커넥션을 받으면 몇 가지 커넥션 매개변수를 산출
- 커넥션 요청이 받아들여졌음을 의미하는 flag(
SYN,ACK)를 패킷에 포함 - TCP 패킷을 클라에게 보낸다.
3. ACK
- 클라가 커넥션이 잘 맺어졌음을 알리기 위해서 서버에게 응답 신호(
ACK)를 보낸다. - 오늘날 TCP는 클라가 이 확인 응답 패킷과 함께 데이터를 보낼 수 있다.
Reference
https://github.com/sophoca