인터넷 네트워크는 전 세계적으로 연결된 컴퓨터 네트워크의 집합을 의미한다. 사실 21세기를 청년층으로 살면 인터넷을 모르는게 더 어렵겠지만, 인터넷을 정의할 수 있는 사람은 얼마나 될까. 이번엔 웹개발 공부를 위해 인터넷 네트워크에 대해 공부해보려 한다.
0. 서론_인터넷의 통신
만약 두 대의 PC가 서로 통신하려면 어떻게 해야할까?
바로 옆에 붙어있다면 케이블로 연결해 데이터를 주고 받을 수 있을 것이다.
그럼 두 PC가 엄청 멀리 떨어져있다면?
당연히 인터넷을 통해 통신할 수 있을 것이다.
인터넷은 어떻게 멀리 떨어진 두 PC, 그리고 수많은 컴퓨터를 어떤 규칙으로 어떻게 연결할까?
1. IP(Internet Protocol)
IP는 어디서 많이 들어 봤을 것이다.
Django를 할 떄도, Ubuntu를 설치할 때도, Jekyll을 활성화 할 때에도 항상 123.456.789.101 이런 형식의 숫자들이 보였다.
이는 컴퓨터 네트워크에서 데이터를 주고 받기 위한 표준 규약으로, 네트워크 상에서 컴퓨터나 기기를 식별하기 위해 사용하고 결론적으로 데이터가 올바른 목적지에 도달할 수 있게 만들어준다. 단위는 패킷(Packet)을 사용한다.
IP Packet
최하단의 Data를 제외하고 상단의 정보가 IP Packet이다. 내용은 읽으면 알겠지만, 보내는 IP 주소, 받는 IP 주소 등등 기타 정보들이다.
노드들에서는 패킷을 이리저리 토스하며 받는 IP에 도달할 때 까지 반복한다.
하지만 너무 복잡한 인터넷에서 이 방법은 단점이 있다.
IP 의 한계
비 연결성: 만약 패킷을 받는 대상이 없거나 끊겨도 전달한다. 왜냐하면 IP는 대상 서버의 상태를 알 수 없기 때문이다.
비 신뢰성: 패킷이 사라지거나, 순서가 꼬여 올 수 있다. 만약 해저 인터넷 케이블이 상어에게 먹혀서 끊기면 패킷은 사라진다. 또한 짧은 시간에 많은 패킷을 전달 할 경우 서로 다른 노드 루트를 타서 순서가 꼬일 수 있다.
프로그램 구분: 같은 IP를 사용하는 서버에서 통신하는 어플리케이션이 복수라면?
서버-클라이언트가 계속 패킷을 주고 받으며 반복하다보면 이런 한계에 도달할 수 있다. 이를 보완하기 위해..
2. TCP(Transmission Control Protocol, 전송 제어 프로토콜)
인터넷 프로토콜 스택의 4 계층
| 계층 | 이름 |
|---|---|
| 어플리케이션 계층 | HTTP, FTP |
| OS) 전송 계층 | TCP, UDP |
| OS) 인터넷 계층 | IP |
| 네트워크 인터페이스 계층 | 랜드라이버 등 |
이 있다.
순서는
- 사용자가 어플리케이션에 데이터와 정보를 입력한다.
- 어플리케이션 계층 에서 HTTP를 통해 SOCKET 라이브러리로 전달
- 전송 계층 TCP를 통해 정보와 메시지 데이터 생성 및 분할
인터넷 계층 에서 IP를 통해 패킷을 생성, TCP 데이터를 포함한다.
- 네트워크 인터페이스 계층에서 랜선 등을 통해 서버로 전달한다.
이 순서는 IP에서도 동일한데, TCP는 대체 무슨 역할인걸까.
TCP에서는 IP에선 부족했던 PORT 정보, 전송 제어, 순서 등의 정보를 추가한다. 이름 그대로 전송을 제어하고 IP의 한계를 극복했다.
IP 의 한계: TCP 해결(요약)
| 특징 | IP | TCP |
|---|---|---|
| 연결성 | 연결확인X | 가상 연결 확인 후 메시지 전송 (3Way Handshake) |
| 신뢰성 | 인식 불가 | 인식 가능 (응답0) |
| 구분 | IP 통합 | PORT 구분(TCP,UDP) |
마지막 PORT 구분은 TCP, UDP 모두 지원하는 기능이며, TCP의 80번과 UDP의 80번은 다른 포트이다. 이 포트를 지정하는건 어플리케이션 계층 에서 한다.
3. UDP (User Datagram Protocol, 사용자 데이터그램 프로토콜)
사실 TCP와 비교했을 때 기능이 거의 없다.
단, PORT의 차이가 존재함.
기능이 없다면 안좋다고 생각할 수 있지만 오히려 그게 장점이다. 기능이 없기 때문에 어엄청 복잡한 TCP 튜닝보다 UDP 튜닝이 훨씬 빠르고 쉽다!
참고)HTML과 HTTP의 차이는?
이름이 비슷해 두개를 붙여봤다.
HTML(Hypertext Markup Language) : 웹 페이지 제작을 위한 마크업 언어. 구조와 컨텐츠를 정의하여,
사용자가 볼 수 있는 화면HTTP(Hypertext Transfer Protocol): 웹 페이지와 서버의 통신을 위한 프로토콜. 요청과 응답을 위주로 하며,
사용자가 볼 수 없는 화면정리링크
정도이다.
즉 언어와 프로토콜의 차이로 이름이
HT로 시작한다는 것 외엔 그 어떤 공통점도 없다.
이 둘의 과정을 요약하면.
요청
웹 브라우저에서 HTML을 렌더하여 화면이 표시된다.
클릭이나, 텍스트 입력을 하면 HTML은 HTTP 생성을 유도.
웹 브라우저에서 이벤트를 이용해 HTTP를 생성.
서버로 HTTP가 전송.
응답
서버에서 HTTP를 해석해 웹 브라우저로 전달.
서버에서 응답 HTTP와 자료를 패킷으로 만들어 웹 브라우저로 전달.
웹 브라우저에서 HTTP를 해석해 HTML을 렌더. (다시 1로)
네트워크 공부
참고
