How does the Internet work?

목적

웹 기술 인프라의 기초와 인터넷과 웹의 차이점을 배우는 것

인터넷

• 인터넷은 웹의 핵심적인 기술
• 인터넷의 가장 기본적인 것은, 컴퓨터들이 서로 통신 가능한 거대한 네트워크라는 것
• 1960년대에 등장

웹

• 인터넷을 활용해서 HTML 프로그램 언어로 만들어진 웹 페이지를 통신하는 것
• 팀 버너스리가 처음 고안
• 웹은 누구나 사용할 수 있도록 public domain이라는 라이센스 공개
• 1990년대에 등장
• 팀 버너스리는 컴퓨터 사이에 정보를 주고 받기 위해 최초로 웹 브라우저와 웹 서버를 개발
• HTTP - 웹 브라우저와 웹 서버 사이에서 사용되는 통신 규약
• HTML - 웹 페이지의 정보를 담고 있는 언어

인터넷은 무엇인가?

인터넷의 종류

1. The Last Mile

• 가정과 작은 기업들의 인터넷 연결
• 통신사가 제공하는 광케이블 인터넷, 무선 인터넷 서비스

2. Data Centers

• 구글, 페이스북 등의 대기업이 소유하는 시설
• 사용자의 데이터를 저장하고 온라인 앱과 콘텐츠를 호스트하는 서버들의 센터
• 연결 속도가 빨라 많은 사용자에게 동시 서비스를 제공
• 땅 값과 전기 요금이 저렴한 지역에 위치
  

3. The BackBone

• 데이터 센터와 사용자 간에 데이터를 전송하는 장거리 네트워크
  

무선 인터넷의 종류

1. Wi-Fi 네트워크

• 누구나 장비를 구입해 인터넷 액세스를 제공
• 서로 간섭하는 것을 방지하기 위해 네트워크의 전력 및 범위에 제한
• unlicensed spectrum - 누구나 무료로 사용 가능

2. 셀룰러 네트워크

• 중앙 집중화된 네트워크
• 서비스 영역을 셀로 나누어 작동
• 셀의 중앙 마다 서비스를 제공하는 타워가 존재
• 기기가 다른 셀로 이동할 때, MSC(Mobile Switching Center)에서 기기에게 새로운 셀을 할당해주고 해제하는 역할을 한다.
• licensed spectrum - 독점적 사용

클라우드 서비스란?

2000년대 초반에 대중화된 컴퓨팅 접근 방식
서버에 파일을 저장하고 인터넷을 통해 컴퓨팅 자원(CPU, 메모리 등)을 제공하는 것

패킷이란?

인터넷을 통해 전송되는 data의 기본 단위
data를 작게 분할하면 네트워크 용량을 보다 효율적으로 사용할 수 있다.

왜 작게 분할하는가?

• 큰 데이터는 대역폭을 너무 많이 차지하기 때문에 패킷의 흐름을 원활하게 하지 못한다.

패킷의 구조
1. 헤더

• 패킷 출처를 나타내는 소스 주소, 수신 IP주소를 나타내는 대상 주소, 프로토콜 및 패킷 번호가 포함
• 헤더 정보는 목적지에 도달하면 패킷에서 제거됨

2. 페이로드

• 전송되는 실제 데이더

3. 트레일러

• 네트워크 유형에 따라 다름, 일반적으로 패킷을 끝을 알리는 몇 비트와 모든 패킷이 수신되었는지 확인할 수 있는 CRC(Cyclic Redundancy Check)가 포함

WWW란?

World Wide Web

• 인터넷에 연결된 컴퓨터를 이용해 사람들과 정보를 공유할 수 있는 공간
• HTTP를 기반으로 HTML로 작성된 하이퍼 텍스트를 웹브라우저를 통해 읽을 수 있게 한다.
• W3C (World Wide Web Consortium) - 1994년 웹의 공식 표준 기구, 권장사항 제공

웹 브라우저란?

인터넷에서 웹 서버의 모든 정보를 볼 수 있도록 하고, 문서 검색을 도와주는 응용 프로그램

종류

1. Google Chrome

• 시장 점유율이 가장 높은 브라우저
• Windows, MAC OS,Linux, Android 등에도 지원하는 웹 브라우저
• 빠른 속도, extension, 고급 기능 및 개발자 도구

2. Apple Safari

• 점유율 2위에 오른 웹 브라우저
• MAC OS, IOS 전용으로 출시
• 메모리 누수가 적고, 안정적으로 동작

3. Microsoft Edge

• 크로뮴을 기반으로 제작
• 크롬에 비해 메모리 사용량이 낮고 빠르다
• extension 사용 가능
• 기본 검색이 구글이 아닌 bing

4. Naver Whale

• 크로뮴을 기반으로 제작
• 구글이 아닌 네이버가 기본 검색
• 높은 메모리 점유율이 문제

SSL란?

Secure Sockets Layer

• 암호화 기반 인터넷 보안 프로토콜
• 인터넷 통신의 개인정보 보호, 인증, 데이터 무결성을 보장
• 현재는 TLS 암호화를 사용
• SSL/TLS를 사용하는 웹사이트 URL에는 HTTP 대신 HTTPS

SSL/TLS는 어떻게 동작하는가?

• 웹에서 전송되는 데이터를 암호화, 제 3자가 데이터를 받은 경우 해독 불가능한 문자
• 두 통신 장치 사이에 핸드셰이크라는 인증 프로세스를 시작하여 두 장치의 ID 확인

TLS란?

Transport Layer Security

• 1999년 IETF의 SSL 업데이트 제안으로 개발
• 현재는 SSL의 알려진 취약점 때문에 최신 웹 브라우저 대부분은 SSL을 지원하지 않는다.
• HTTPS는 HTTP 프로토콜 상위에서 TLS 암호화를 구현한 것

TLS의 요소
1. 암호화 - 제 3자로부터 전송되는 데이터를 숨김
2. 인증 - 정보를 교환하는 당사자가 요청된 당사자임을 보장
3. 무결성 - 데이터가 위조되거나 변조되지 않았는지 확인

DNS란?

Domain Name System

• IP 주소를 통하여 서로 통신해야하지만, IP 주소 처럼 긴 숫자를 기억하기 어렵다.
• 대신 google.com 등을 입력해서 액세스할 수 있다.
• 웹브라우저는 DNS에 접속해서 도메인별 IP를 응답 받아 해당 IP주소와 통신한다.
• 도메인을 구입해서 네임서버에 등록해야 도메인을 사용 가능

DNS의 특징

1. 계층적인 시스템

• .com 도메인은 Verisign에서 관리하며, google.com과 같은 하위 도메인은 mail.google.com, maps.google.com과 같은 하위 도메인을 만들 수 있다.
• ICANN에서 DNS를 관리한다.
• .com, .edu, .org, .gov와 같은 일반 최상휘 도메인은 사설 조직에 권한이 있다.
• .us, .kr 등과 같은 경우 국가 코드 최상위 도메인으로 각 국가에서 관리

인터넷은 어떻게 동작하는가?

인터넷은 거대한 네트워크
인터넷에서 연결된 각 컴퓨터에는 서로를 식별할 수 있는 고유 주소(IP)가 필요

IP주소란?

Internet Protocol
인터넷 안에서 각 컴퓨터, 장비가 통신을 위하여 부여된 고유한 주소

IP주소 얻는 법

1. ISP(인터넷 서비스 공급자)를 통해 인터넷에 연결 - 접속 세션 동안 임시 IP 할당
2. LAN(Local Area Network)에서 인터넷 연결

• 영구 IP 주소 할당
• DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol)서버에서 임시 IP주소 할당

웹 사이트 접근 방식

1. IP주소로 접근하기 -> 기억하기 어렵다
2. DNS로 접근하기

IP 고갈 문제 해결방안

IPv4의 경우 0.0.0.0 ~ 255.255.255.255 (약 42억)
컴퓨터, 스마트폰, IOT등 모두 인터넷을 사용하기 때문에 IP가 부족

1.IPv6 - 2의 128제곱
2.Private IP - 하나의 한정된 공인 IP안에 여러개의 IP를 만든 체계

프로토콜 스택 & 패킷

네트워킹 인프라

라우터란?

모뎀이란?

ISP란?

인터넷 인프라

Backbone

NAP

인터넷 라우팅 계층

도메인 이름 및 주소 확인

어플리케이션 프로토콜: HTTP및 WWW

HTTP

웹 브라우저에 URL을 입력하면 일어나는 일

어플리케이션 프로토콜: SMTP 및 전자 메일

SMTP

메일 클라이언트를 열면 일어나는 일

TCP

UDP

IP