네트워크 하향식 접근 1) 컴퓨터 네트워크와 인터넷

강예리·2023년 2월 25일
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네트워크 하향식 접근 (1)

컴퓨터 네트워크와 인터넷

인터넷이란?

  1. 구성요소로 본 인터넷

    전 세계적으로 수십억 개의 컴퓨팅 장치를 연결하는 컴퓨터 네트워크

    • 최근, 컴퓨팅 장치에는 주로 전통적인 데스크톱, PC, 자동온도 조절기, 자동차, 게임 … 같은 사물들에게도 확대됨.
    → 이러한 모든 인터넷 장치는 **호스트** 혹은 **종단 시스템(end system)**이라고 불림.

    📌 종단시스템

    • 통신링크와 패킷스위치의 네트워크로 연결
    • 한 종단 시스템 → 다른 종단 시스템으로 보낼 때,
      1. 데이터 → 세그먼트 단위로 나눔
      2. 각 세그먼트(메모리의 한 부분. 최대 64KB)에 헤더를 붙임
      3. 이렇게 만들어진 정보 패키지 → 패킷이라 명명.
      4. 이 패킷은 목적지 종단 시스템으로 네트워크를 통해 보내짐
      5. 목적지(종단시스템)에서 원래의 데이터로 다시 조립

    📌 패킷 (Packet)

    • pack + bucket의 합성어
    • 즉, 정보를 보낼 때, 특정 형태를 맞추어 보낸다.
    • 즉, 컴퓨터 간 데이터 주고 받을 때 → 네트워크 통해서 전송되는 데이터 조각

    📌 패킷 스위치 (패킷 교환기)

    • 종단 시스템 간 데이터 교환 쉽게
    • 입력 통신 링크의 하나로 도착하는 패킷을 받아서 출력 통신의 하나로 그 패킷 전달

  2. 서비스 측면에서 본 인터넷

    종단 시스템에서 수행되는 애플리케이션에 서비스를 제공하는 인프라스트럭쳐

    ex) 음악 스트리밍, SNS,스마트폰 …

    → 위의 예시와 같은 이러한 애플리케이션들은 서로 데이터를 교환하는 많은 종단 시스템을 포함하고 있기 때문에 분산 애플리케이션이라고도 불림

프로토콜이란?

  • 사람에 있어서 프로토콜

    명확하게 송.수신된 메세지와 이러한 메세지가 송.수신될 때나 다른 상황이 발생했을 때 취하는 행동

  • 네트워크에 있어서 프로토콜

    둘 이상의 통신 개체 (Entity)간 교환되는 메세지 포맷, 순서뿐 아니라, 메세지의 송수신과 다른 이벤트에 따른 행동들 정의

    → 인터넷과 일반 컴퓨터 네트워크는 많은 프로토콜을 이용

TCP/IP Layer (TCP/IP Layer)

  • TCP/IP 란?
    • IP + TCP라는 두 가지 프로토콜 방식을 조합, 인터넷 통신하는 것
    • 송신자 → 수신자에게 IP 사용하여 최대한 빠르게 패킷 전송
    • TCP → 패킷을 정상적으로 수신받음
  • 인터넷의 핵심인 TCP/IP는 데이터 전송 과정 역할에 따라, 응용,전송,인터넷,네트워크, 데이터링크 계층으로 나뉜다.
  • 데이터 전송 시→ 상위 →하위로, 수신 시 → 하위 → 상위 계층으로 이동

  1. Application 계층

    • HTTP, FTP, 같은 프로토콜을 포함
    • 여러 종단에 분산되어 있어, 한 종단 시스템에 분산돼 있는 애플리케이션 ←→ 다른 종단 시스템과 정보 패킷을 교환하는데 이 프로토콜을 사용

  2. Transport 계층

    • TCP / UDP 이라는 두가지의 프로토콜이 존재
      • TCP : 연결 지향형 서비스 제공 , 패킷을 정상적으로 받을 수 있도록하는 프로토콜
      • UDP : 비연결형 서비스 제공
    • client ←→ server간 메세지 전달
    • 트랜스포트 계층 패킷을 세그먼트라고 함.

  3. Network 계층

    • 네트워크 ←→네트워크 연결
    • 직접 연결되지 않은 컴퓨터 간 데이터 통신을 구현하는 역할
    • 네트워크 연결 → 데이터 전송하기 위해 반드시 필요한 장비가 “라우터”
    • 흔히 IP계층이라고도 불림.

  4. DataLink 계층

    • 데이터 → 전기 신호로 변환, 물리적 주소인 MAC 주소 사용 → 알맞은 기기로 데이터 전달하는 계층
    • 프로토콜로는 이더넷, Wifi 등이 사용

애플리케이션 계층

  1. 애플리케이션이 이용 가능한 트랜스포트 서비스

    • TCP
    1. 연결 지향형 서비스
    2. 클라이언트 ←→ 서버가 서로 전송 제어 정보를 교환 ⇒ 핸드셰이킹
    3. 신뢰적인 데이터 전송 서비스 ⇒ 올바른 순서로 전달 가능.
    4. 암호화를 강화한 TLS(Transport Layer Security)를 개발 → 암호화, 데이터 무결성 , 종단 인증 포함
    • UDP
    1. 신뢰성보다, 지연을 줄이기 위함 (빠름)
    2. 보다 더욱더 데이터 전송에 대한 집중
    3. connection UUID라는 고유한 식별자로 서버와 연결 → 커넥션 재수립이 필요 없음 ⇒ 지연 줄임
    • QUIC (Quick UDP Internet Connections)

    1. google 자체 프로토콜

    2. 2012년에 처음 구현, 적용

    3. 구글 크롬에서부터 구글 서버 모든 연결 절반 이상에 사용

    4. TLS기본 적용

    5. 아직 점유율 낮음

    6. TCP 를 사용하는 연결 지향 웹 애플리케이션 성능 개선

      → 새로운 연결에 대한 핸드세이크로 인한 지연 해결

      → 사용자 ip가 바뀌어도 연결 유지 (와이파이 →셀룰러 → 끊임없이 시청 가능)

  1. 웹과 HTTP

    • HTTP란?

      1. client ←→ server사이 이뤄지는 요청/ 응답 프로토콜
      2. HTTP Header에는 client, server가 요청, 응답에 대한 부가적인 정보(캐시, 컨텐트 타입, 요청자..)를 전송할 수 있게끔 함.

    • HTTP 1 (HTTP 0.9는 상용화가 되지 않아 생략)

      1. 1996 release
      2. proxy서버에서 많이 사용. GET, HEAD, POST가능
      3. 1 connection → 1file만 가능. 즉, 동시 전송 불가능

    • HTTP 1.1

      1. 1999 release
      2. 모든 메소드 다 가능
      3. multiple request 처리 가능
      4. 무거운 header 구조
        1. 많은 meta 정보 저장
        2. 다수의 http 요청마다 중복된 헤더값 전송

    • HTTP 2 (From 🐢 to 🚀 )

      1. HTTP 대체가 아닌 확장
      2. Multiplexed Streams : 한 커넥션 → 동시에 여러 개 메세지 주고 받고 가능
      3. Stream Prioritization : resource간 우선순위 설정
        1. 여러개의 css, image요청 → 우선순위 설정 가능
      4. 무거운 header → 중복 헤더 제거 (헤더 압축 가능)
      5. 2020년 기점으로 대부분 웹사이트가 http2

    • HTTP 3

      1. HTTP 1/2는 TCP와 통신, HTTP3는 UDP기반 QUIC 프로토콜 사용
      2. HTTP2 release 4년만에 출시
      3. TLS 기본 적용
      4. connection UUID로 서버와 연결
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