8/29 면접 준비
Part 1-3 Network
https://github.com/JaeYeopHan/Interview_Question_for_Beginner/tree/master/Network
- HTTP 의 GET 과 POST 비교
- TCP 3-way-handshake
- TCP와 UDP의 비교
- HTTP 와 HTTPS
- HTTP 의 문제점들
- DNS Round Robin 방식
- 웹 통신의 큰 흐름
+ OSI 7 계층
1. HTTP 의 GET 과 POST 비교
- 둘 다 HTTP 프로토콜을 이용해서 서버에 무엇인가를 요청할 때 사용하는 방식이다. 하지만 둘의 특징을 제대로 이해하여 기술의 목적에 맞게 알맞은 용도에 사용해야한다.
GET
- GET 방식은 요청하는 데이터가 HTTP Request Message의 Header 부분에 url 이 담겨서 전송된다. 때문에 url 상에 ? 뒤에 데이터가 붙어 request 를 보내게 되는 것이다.
- 이러한 방식은 url 이라는 공간에 담겨가기 때문에 전송할 수 있는 데이터의 크기가 제한적이다. 또 보안이 필요한 데이터에 대해서는 데이터가 그대로 url 에 노출되므로 GET방식은 적절하지 않다.
POST
- POST 방식의 request 는 HTTP Request Message의 Body 부분에 데이터가 담겨서 전송된다. 때문에 바이너리 데이터를 요청하는 경우 POST 방식으로 보내야 하는 것처럼 데이터 크기가 GET 방식보다 크고 보안면에서 낫다.
차이
- 우선 GET 은 가져오는 것이다. 서버에서 어떤 데이터를 가져와서 보여준다거나 하는 용도이지 서버의 값이나 상태 등을 변경하지 않는다. SELECT 적인 성향을 갖고 있다고 볼 수 있는 것이다. 반면에 POST 는 서버의 값이나 상태를 변경하기 위해서 또는 추가하기 위해서 사용된다. 부수적인 차이점을 좀 더 살펴보자면 GET 방식의 요청은 브라우저에서 Caching 할 수 있다. 때문에 POST 방식으로 요청해야 할 것을 보내는 데이터의 크기가 작고 보안적인 문제가 없다는 이유로 GET 방식으로 요청한다면 기존에 caching 되었던 데이터가 응답될 가능성이 존재한다. 때문에 목적에 맞는 기술을 사용해야 하는 것이다.
2. TCP 3-way Handshake
- 양 끝단의(end to end) 기기의 신뢰성 있는 데이터 통신을 위해, TCP 방식이 연결을 설정하는 방식
세 단계를 통해 연결 설정
- (SYN): 처음으로, sender는 receiver와 연결 설정을 위해, segment를 랜덤으로 설정된 SYN(Synchronize Sequence Number)와 함께 보냄. 이 요청은 receiver에게 sender가 통신을 시작하고 싶다고 알림
- (SYN / ASK): receiver 는 받은 요청을 바탕으로 SYN/ACK 신호 세트를 응답. Acknowledgement(ACK) 응답으로 보내는 segment가 유효한 SYN요청을 받았는지를 의미
- 마지막 단계에서, sender는 받은 ACK를 receiver에게 전송을 하면서, 신뢰성 있는 연결이 성립되었다는 사실을 sender와 receiver 양쪽에서 알 수 있고, 실제 데이터 전송이 시작
출처 : https://seongonion.tistory.com/74
3. TCP와 UDP의 비교
UDP
- UDP(User Datagram Protocol, 사용자 데이터그램 프로토콜)는 비연결형 프로토콜 이다. IP 데이터그램을 캡슐화하여 보내는 방법과 연결 설정을 하지 않고 보내는 방법을 제공한다. UDP는 흐름제어, 오류제어 또는 손상된 세그먼트의 수신에 대한 재전송을 하지 않는다. 이 모두가 사용자 프로세스의 몫이다. UDP가 행하는 것은 포트들을 사용하여 IP 프로토콜에 인터페이스를 제공하는 것이다.
- 종종 클라이언트는 서버로 짧은 요청을 보내고, 짧은 응답을 기대한다. 만약 요청 또는 응답이 손실된다면, 클라이언트는 time out 되고 다시 시도할 수 있으면 된다. 코드가 간단할 뿐만 아니라 TCP 처럼 초기설정(initial setup)에서 요구되는 프로토콜보다 적은 메시지가 요구된다.
- UDP를 사용한 것들에는 DNS가 있다. 어떤 호스트 네임의 IP 주소를 찾을 필요가 있는 프로그램은, DNS 서버로 호스트 네임을 포함한 UDP 패킷을 보낸다. 이 서버는 호스트의 IP 주소를 포함한 UDP 패킷으로 응답한다. 사전에 설정이 필요하지 않으며 그 후에 해제가 필요하지 않다.
TCP
- 대부분의 인터넷 응용 분야들은 신뢰성 과 순차적인 전달 을 필요로 한다. UDP 로는 이를 만족시킬 수 없으므로 다른 프로토콜이 필요하여 탄생한 것이 TCP이다.
- TCP(Transmission Control Protocol, 전송제어 프로토콜)는 신뢰성이 없는 인터넷을 통해 종단간에 신뢰성 있는 바이트 스트림을 전송 하도록 특별히 설계되었다. TCP 서비스는 송신자와 수신자 모두가 소켓이라고 부르는 종단점을 생성함으로써 이루어진다. TCP 에서 연결 설정(connection establishment)는 3-way handshake를 통해 행해진다.
- 모든 TCP 연결은 전이중(full-duplex), 점대점(point to point)방식이다. 전이중이란 전송이 양방향으로 동시에 일어날 수 있음을 의미하며 점대점이란 각 연결이 정확히 2 개의 종단점을 가지고 있음을 의미한다. TCP 는 멀티캐스팅이나 브로드캐스팅을 지원하지 않는다.
4. HTTP 와 HTTPS
- HTTP(Hypertext Transfer Protocol)는 클라이언트와 서버 간 통신을 위한 통신 규칙 세트 또는 프로토콜이다. 사용자가 웹 사이트를 방문하면 사용자 브라우저가 웹 서버에 HTTP 요청을 전송하고 웹 서버는 HTTP 응답으로 응답한다. 웹 서버와 사용자 브라우저는 데이터를 일반 텍스트로 교환한다. 간단히 말해 HTTP 프로토콜은 네트워크 통신을 작동하게 하는 기본 기술이다.
- HTTPS(Hypertext Transfer Protocol Secure)는 HTTP의 확장 버전 또는 더 안전한 버전이다. HTTPS에서는 브라우저와 서버가 데이터를 전송하기 전에 안전하고 암호화된 연결을 설정한다.
5. HTTP의 문제점들
- HTTP 는 평문 통신이기 때문에 도청이 가능하다.
- 통신 상대를 확인하지 않기 때문에 위장이 가능하다.
- 완전성을 증명할 수 없기 때문에 변조가 가능하다.
도청 보완 방법
- 통신 자체를 암호화 SSL(Secure Socket Layer) or TLS(Transport Layer Security)라는 다른 프로토콜을 조합함으로써 HTTP 의 통신 내용을 암호화할 수 있다. SSL 을 조합한 HTTP 를 HTTPS(HTTP Secure) or HTTP over SSL이라고 부른다.
- 콘텐츠를 암호화 말 그대로 HTTP 를 사용해서 운반하는 내용인, HTTP 메시지에 포함되는 콘텐츠만 암호화하는 것이다. 암호화해서 전송하면 받은 측에서는 그 암호를 해독하여 출력하는 처리가 필요하다.
위장 보완 방법
- 암호화 방법인 SSL로 상대를 확인할 수 있다. SSL 은 상대를 확인하는 수단으로 증명서 를 제공하고 있다. 증명서는 신뢰할 수 있는 제 3 자 기관에 의해 발행되는 것이기 때문에 서버나 클라이언트가 실재하는 사실을 증명한다. 이 증명서를 이용함으로써 통신 상대가 내가 통신하고자 하는 서버임을 나타내고 이용자는 개인 정보 누설 등의 위험성이 줄어들게 된다. 한 가지 이점을 더 꼽자면 클라이언트는 이 증명서로 본인 확인을 하고 웹 사이트 인증에서도 이용할 수 있다.
변조 보완 방법
- MD5, SHA-1 등의 해시 값을 확인하는 방법과 파일의 디지털 서명을 확인하는 방법이 존재하지만 확실히 확인할 수 있는 것은 아니다. 확실히 방지하기에는 HTTPS를 사용해야 한다. SSL 에는 인증이나 암호화, 그리고 다이제스트 기능을 제공하고 있다.
6. DNS Round Robin 방식
https://m.blog.naver.com/techtrip/221691155719
- 라운드 로빈 DNS는 별도의 소프트웨어 혹은 하드웨어 로드밸런싱 장비를 사용하지 않고, DNS만을 이용하여 도메인 레코드 정보를 조회하는 시점에서 트래픽을 분산하는 기법이다. 웹뿐만 아니라, 도메인을 사용하는 모든 서비스 - FTP, SMTP, TURN 등 - 에서 사용이 가능하다.
- 웹 서버로 예를 들자면, 웹 서비스를 담당할 여러 대의 웹 서버는 자신의 공인 IP를 각각 가지고 있다. 웹 사이트에 접속을 원하는 사용자가 해당 도메인 주소를 브라우저에 입력하면, DNS는 도메인의 정보를 조회하는 데, 이때 IP 주소를 여러 대의 서버 IP 리스트 중에서 라운드 로빈 형태로 랜덤하게 하나 혹은 여러개를 선택하여 다시 사용자에게 알려준다.
- 결과적으로 웹 사이트에 접속하는 다수의 사용자는 실제로는 복수의 웹 서버에 나뉘어 접속하게 되면서 자연스럽게 서버의 부하가 분산되는 방식이다.
DNS Round Robin 방식의 문제점
- 서버의 수 만큼 공인 IP 주소가 필요함.
- 부하 분산을 위해 서버의 대수를 늘리기 위해서는 그 만큼의 공인 IP 가 필요하다.
- 균등하게 분산되지 않음.
- 모바일 사이트 등에서 문제가 될 수 있는데, 스마트폰의 접속은 캐리어 게이트웨이 라고 하는
- 프록시 서버를 경유 한다. 프록시 서버에서는 이름변환 결과가 일정 시간 동안 캐싱되므로
- 같은 프록시 서버를 경유 하는 접속은 항상 같은 서버로 접속된다. 또한 PC 용 웹 브라우저도
- DNS 질의 결과를 캐싱하기 때문에 균등하게 부하분산 되지 않는다. DNS 레코드의 TTL 값을
- 짧게 설정함으로써 어느 정도 해소가 되지만, TTL 에 따라 캐시를 해제하는 것은 아니므로
- 반드시 주의가 필요하다.
- 서버가 다운되도 확인 불가.
- DNS 서버는 웹 서버의 부하나 접속 수 등의 상황에 따라 질의결과를 제어할 수 없다. 웹 서버의 부하가
- 높아서 응답이 느려지거나 접속수가 꽉 차서 접속을 처리할 수 없는 상황인 지를 전혀 감지할 수가 없기
- 때문에 어떤 원인으로 다운되더라도 이를 검출하지 못하고 유저들에게 제공한다.
- 이때문에 유저들은 간혹 다운된 서버로 연결이 되기도 한다.
- DNS 라운드 로빈은 어디까지나 부하분산 을 위한 방법이지 다중화 방법은 아니므로
- 다른 S/W 와 조합해서 관리할 필요가 있다.
7. 웹 통신의 큰 흐름
브라우저에서
- url 에 입력된 값을 브라우저 내부에서 결정된 규칙에 따라 그 의미를 조사한다.
- 조사된 의미에 따라 HTTP Request 메시지를 만든다.
- 만들어진 메시지를 웹 서버로 전송한다.
- 이 때 만들어진 메시지 전송은 브라우저가 직접하는 것이 아니다. 브라우저는 메시지를 네트워크에 송출하는 기능이 없으므로 OS에 의뢰하여 메시지를 전달한다. 우리가 택배를 보낼 때 직접 보내는게 아니라, 이미 서비스가 이루어지고 있는 택배 시스템(택배 회사)을 이용하여 보내는 것과 같은 이치이다. 단, OS에 송신을 의뢰할 때는 도메인명이 아니라 ip주소로 메시지를 받을 상대를 지정해야 하는데, 이 과정에서 DNS서버를 조회해야 한다.
프로토콜 스택, LAN 어댑터에서
- 프로토콜 스택(운영체제에 내장된 네트워크 제어용 소프트웨어)이 브라우저로부터 메시지를 받는다.
- 브라우저로부터 받은 메시지를 패킷 속에 저장한다.
- 그리고 수신처 주소 등의 제어정보를 덧붙인다.
- 그런 다음, 패킷을 LAN 어댑터에 넘긴다.
- LAN 어댑터는 다음 Hop의 MAC주소를 붙인 프레임을 전기신호로 변환시킨다.
- 신호를 LAN 케이블에 송출시킨다.
- 프로토콜 스택은 통신 중 오류가 발생했을 때, 이 제어 정보를 사용하여 고쳐 보내거나, 각종 상황을 조절하는 등 다양한 역할을 하게 된다. 네트워크 세계에서는 비서가 있어서 우리가 비서에게 물건만 건네주면, 받는 사람의 주소와 각종 유의사항을 써준다! 여기서는 프로토콜 스택이 비서의 역할을 한다고 볼 수 있다.
허브, 스위치, 라우터에서
- LAN 어댑터가 송신한 프레임은 스위칭 허브를 경유하여 인터넷 접속용 라우터에 도착한다.
- 라우터는 패킷을 프로바이더(통신사)에게 전달한다.
- 인터넷으로 들어가게 된다.
액세스 회선, 프로바이더에서
- 패킷은 인터넷의 입구에 있는 액세스 회선(통신 회선)에 의해 POP(Point Of Presence, 통신사용 라우터)까지 운반된다.
- POP 를 거쳐 인터넷의 핵심부로 들어가게 된다.
- 수 많은 고속 라우터들 사이로 패킷이 목적지를 향해 흘러가게 된다.
방화벽, 캐시서버에서
- 패킷은 인터넷 핵심부를 통과하여 웹 서버측의 LAN 에 도착한다.
- 기다리고 있던 방화벽이 도착한 패킷을 검사한다.
- 패킷이 웹 서버까지 가야하는지 가지 않아도 되는지를 판단하는 캐시서버가 존재한다.
- 굳이 서버까지 가지 않아도 되는 경우를 골라낸다. 액세스한 페이지의 데이터가 캐시서버에 있으면 웹 서버에 의뢰하지 않고 바로 그 값을 읽을 수 있다. 페이지의 데이터 중에 다시 이용할 수 있는 것이 있으면 캐시 서버에 저장된다.
웹 서버에서
- 패킷이 물리적인 웹 서버에 도착하면 웹 서버의 프로토콜 스택은 패킷을 추출하여 메시지를 복원하고 웹 서버 애플리케이션에 넘긴다.
- 메시지를 받은 웹 서버 애플리케이션은 요청 메시지에 따른 데이터를 응답 메시지에 넣어 클라이언트로 회송한다.
- 왔던 방식대로 응답 메시지가 클라이언트에게 전달된다.
+ OSI 7계층
- OSI 7 계층은 네트워크 프로토콜이 통신하는 구조를 7개의 계층으로 분리하여 각 계층간 상호 작동하는 방식을 정해 놓은 것이다.
- 1계층인 물리계층(Physical Layer), 2계층인 데이터링크 계층(DataLink Layer), 3계층인 네트워크 계층(Network Layer), 4계층인 전송 계층(Transport Layer), 5계층인 세션 계층(Session Layer), 6계층인 표현 계층(Presentation Layer), 7계층인 응용 계층(Application Layer)으로 구성되어 있다.
- 컴퓨터 통신 구조의 모델과 앞으로 개발될 프로토콜의 표준적인 뼈대를 제공하기 위해 개발된 참조 모델이어서 OSI 7 계층 모델을 알면 네트워크 구성을 예측하고 이해할 수 있다.
- 네트워크에서 트래픽의 흐름을 꿰뚫어 볼 수 있으며, 각 계층은 독립되어 있다. 7단계 중 특정한 곳에 이상이 생기면 다른 단계의 장비 및 소프트웨어를 건드리지 않고도 이상이 생긴 단계만 고칠 수 있다.
물리 계층 물리 계층(Physical Layer, 1계층)은 OSI 모델의 맨 밑에 있는 계층으로서, 네트워크 데이터가 전송되는 물리적인 매체이다. 데이터는 0과 1의 비트열로 ON, OFF의 전기적 신호 상태로 이루어져 있다. 이 계층은 전압, 허브, 네트워크 어댑터, 중계기 및 케이블 사양을 비롯해 사용된 모든 하드웨어의 물리적 및 전기적 특성을 정의한다.
데이터링크 계층 데이터링크 계층(DataLink Layer, 2계층)은 물리적인 네트워크를 통해 데이터를 전송하는 수단을 제공한다. 1홉 통신을 담당한다고도 말한다. 홉(hop)은 컴퓨터 네트워크에서 노드에서 다음 노드로 가는 경로를 말한다. 1홉 통신이면 한 라우터에서 그다음 라우터까지의 경로를 말한다. 주목적은 물리적인 장치를 식별하는 데 사용할 수 있는 주소 지정 체계를 제공하는 것이다. 데이터 링크 계층은 포인트 투 포인트 간의 신뢰성 있는 전송을 보장하기 위한 계층으로 CRC 기반의 오류 제어와 흐름 제어가 필요하다. 네트워크 위의 개체들 간 데이터를 전달하고 물리 계층에서 발생할 수 있는 오류를 찾아내고 수정하는 데 필요한 기능적, 절차적 수단을 제공한다. 이 계층의 예시를 들자면 브리지 및 스위치 그리고 이더넷 등이 있다.
네트워크 계층 네트워크 계층(Network Layer, 3계층)에서는 2홉 이상의 통신(멀티 홉 통신)을 담당한다. OSI 7 계층에서 가장 복잡한 계층 중 하나로서 실제 네트워크 간에 데이터 라우팅을 담당한다. 이때 라우팅이란 어떤 네트워크 안에서 통신 데이터를 짜여진 알고리즘에 의해 최대한 빠르게 보낼 최적의 경로를 선택하는 과정을 라우팅이라고 한다. 네트워크 계층은 네트워크 호스트의 논리 주소 지정(ex : ip 주소 사용)을 확인한다. 또한 데이터 스트림을 더 작은 단위로 분할하고 경우에 따라 오류를 감지해 처리한다. 그리고 여러 개의 노드를 거칠 때마다 경로를 찾아주는 역할을 하는 계층으로서 다양한 길이의 데이터를 네트워크들을 통해 전달하고 그 과정에서 전송 계층이 요구하는 서비스 품질을 제공하기 위한 기능적, 절차적 수단을 제공한다. 네트워크 계층은 라우팅, 흐름 제어, 세그멘테이션, 오류제어, 인터네트워킹 등을 수행한다. 라우터가 3계층에서 동작하고, 3계층에서 동작하는 스위치도 있다.
전송 계층 전송 계층(Transport Layer, 4계층)의 주목적은 하위 계층에 신뢰할 수 있는 데이터 전송 서비스를 제공하는 것이다. 컴퓨터와 컴퓨터 간에 신뢰성 있는 데이터를 서로 주고받을 수 있도록 해주어 상위 계층들이 데이터 전달의 유효성이나 효율성을 생각하지 않도록 부담을 덜어주는데, 이때 시퀀스 넘버 기반의 오류 제어 방식을 사용한다. 흐름 제어, 분할/분리 및 오류 제어를 통해 전송 계층은 데이터가 오류 없이 점-대-점으로 전달되게 하는데 신뢰할 수 있는 데이터 전송을 보장하는 것은 매우 번거롭기에 OSI 모델은 전체 계층을 사용한다. 전송 계층은 연결형 프로토콜과 비 연결형 프로토콜을 모두 사용한다. 전송 계층의 예로는 특정 방화벽이나 프록시 서버가 있다.
세션 계층 세션 계층(Session Layer, 5계층)에서는 두 컴퓨터 간의 대화나 세션을 관리하며, 포트(Port)연결이라고도 한다. 모든 통신 장치 간에 연결을 설정하고 관리 및 종료하고 또한 연결이 전이중(Full duplex / 양방향)인지 반이중(half duplex / 단방향)인지 여부를 확인하고 체크 포인팅과 유휴, 재시작 과정 등을 수행하며 호스트가 갑자기 중지되지 않고 정상적으로 호스트를 연결하는 데 책임이 있다. 즉 이 계층에서는 TCP/IP 세션을 만들고 없애고 통신하는 사용자들을 동기화하고 오류 복구 명령들을 일괄적으로 다루며 통신을 하기 위한 세션을 확립, 유지, 중단하는 작업을 수행한다.
표현 계층 표현 계층(Presentation Layer, 6계층)에서는 응용 계층으로부터 전달받은 데이터를 읽을 수 있는 형식으로 변환하는데 표현 계층은 응용 계층의 부담을 덜어주는 역할이 되기도 한다. 응용 계층으로부터 전송받거나 응용 계층으로 전달해야 할 데이터의 인코딩과 디코딩이 이 계층에서 이루어진다. 그리고 표현 계층은 데이터를 안전하게 사용하기 위해서 암호화와 복호화를 하는데 이 작업도 표현 계층에서 이루어진다. 예를 들면 유니코드(UTF-8)로 인코딩 되어있는 문서를 ASCII로 인코딩 된 문서로 변환하려 할 때 이 계층에서 변환이 이루어진다.
응용 계층 응용 계층(Application Layer, 7계층)에서는 OSI 7계층 모델에서 최상위 계층으로 사용자가 네트워크 자원에 접근하는 방법을 제공한다. 그리고 계층 7은 최종적으로 사용자가 볼 수 있는 유일한 계층으로 모든 네트워크 활동의 기반이 되는 인터페이스를 제공하는데, 즉 사용자가 실행하는 응용 프로그램들이 계층 7에 속한다고 보면 된다. 예를 들면 가상 터미널인 텔넷(telnet), 구글의 크롬(chrome), 이메일(전자우편), 데이터베이스 관리 등의 서비스를 제공한다. 사용자와 가장 가까운 계층이다.