(컴퓨터와 네트워크) 네트워크 계층, 애플리케이션 계층(Application Layer)

본 게시물은 이석복 교수님의 네트워크 강의를 수강하며 작성한 강의노트와 추가로 공부한 내용을 바탕으로 작성하였습니다.

• 참고 강의 및 사이트

KOCW

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[네트워크] TCP/IP 흐름 제어 & 혼잡 제어

[네트워크] TCP/IP 흐름 제어 & 혼잡 제어

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네트워크 계층

위에서부터 내려가면서 다룰 예정이다.

Layer라는건 개념적으로 나눈 것이며 이 계층 안에 존재하는 다양한 프로토콜이 있으며 이 중 중요한 프로토콜들을 다룰 것이다. 계층이란, 하위 계층에서 상위 계층에게 어떤 기능을 제공하여 하위계층의 서비스를 상위 계층이 이용할 수 있도록 하는 것이다. 

이미지 출처 : https://raonctf.com/essential/study/web/layer

• Application : HTTP
• Transport : TCP/UDP
• Network : IP
• Link : WiFi, LTE/3G, 이더넷
• Physical

 

Client-Server Architecture

• Server
  • 항상 동작해야함
  • 바뀌지 않고 고정된 IP 주소를 가져야 함
• Clients
  • 서버와 통신
  • 다양한 IP 주소 가져도 됨

 

Processes communicating

• 결국 client Process 와 server Process 사이의 통신이다.
• Process 사이의 통신에서 OS가 인터페이스를 만들어 놓으며 다른 컴퓨터 사이의 통신을 하기 위한 인터페이스도 만들어 놓았으며 이를 socket이라 한다.

 

Sockets

• 연결하고 싶은 상대 프로세스 소켓의 주소를 알아야 한다.
• 주소의 역할을 하는 인덱싱이 IP Address와 Port번호의 결합이다.
• 웹브라우저에서 주소를 입력할 때는 ip주소와 port번호가 아닌 편의성을 위해 domain주소를 입력한다. DNS 시스템에 의해 내부 IP주소로 변환되며 포트번호 80번을 입력 안하면 기본으로 80번으로 연결된다.
• 웹 서버를 운영하는 거의 대부분의 서버들이 포트를 80번으로 쓰고 있다. 왜 그럴까?
  • 서버는 24시간 켜져 있어야 하며 고유 주소가 일정해야 한다.
  • 포트넘버까지 필요한데 다 다르면 너무 복잡해지므로 포트번호는 일치시킨 것이다.

 

 

Application계층이 Transport 계층에게 필요로 하는 것

• data integrity : 데이터가 유실되지 않고 온전하게 목적지까지 도착
• timing : 일정 시간 내에 목적지에 도착
• throughput : 용량
• security

⇒ 이 중 Transport Layer가 제공하는 서비스는 data integrity 뿐

 

 

Web and HTTP

• HTTP : Hypertext Transfer Protocol
• Hypertext : 텍스트들 사이에 다른 텍스트를 가리키는 링크가 존재하는 텍스트
• 이런 Hypertext를 전송하는 프로토콜
• client : 서버에게 HTTP 프로토콜을 이용해 원하는 Hypertext 요청
• server : 클라이언트 요청에 HTTP 프로토콜로 응답
• TCP 사용
  • HTTP request, response 이전에 TCP Connection을 해줘야 함
• stateless
  • 요청 들어오면 수행 후, 더이상 통신한 상대에 대해 기억하지 않음
• Connections
  • non-persistent HTTP : TCP Connection을 끊는 경우
    • 10개의 jpeg 파일을 받을 때 각 파일마다 Connection 연결을 매번 해야 함.
  • persistent HTTP : TCP Connection을 유지하는 경우
    • 현재 웹 브라우저에서 기본으로 사용하는 방식

 

Socket

• 프로세스들 간의 통신에 이용되는 인터페이스
• TCP/UDP 중 어느 것을 사용하냐에 따라 각각에 맞는 Socket을 만들어 통신 ⇒ Socket의 종류가 2가지!
• Socket Type
  • SOCK_STREAM
    • TCP
  • SOCK_DGRAM
    • UDP
  • Socket Functions(TCP case)
    • 관계를 맺은 이후부터는 그냥 read & write 로서, 기존에 알던 통신의 연속

 

Socket API

• Socket Creation and Setup
  • Create a socket
    • Function : socket (제일 처음 불려서 소켓을 만드는 함수)
      • int socket (int domain, int type, int protocol);
  • Bind a socket to a local IP address and port number
    • Function : bind (방금 생성한 소켓의 아이디를 사용해 이 소켓을 특정 address에 bind하는 함수)
      • int bind ( int sockfd, struct sockaddr* myaddr, int addrlen);
  • Listen
    • Function : listen(방금 생성한 소켓을 리슨 용도로 사용할 것이며, 여러 request가 들어오면 최대 몇 개까지 queue에 넣어놓을 것인가를 정하는 함수)
  • accept
    • 준비동작이 끝났으므로 클라이언트로부터 연결을 기다리겠다
    • 클라이언트로부터 요청이 들어오면 그 때 return이 됨. return이 될 때 두번째 변수에 클라이언트의 주소가 저장되며 서버도 클라이언트의 주소를 알게 됨.
  • client에는 왜 bind를 쓰지 않을까? client는 특정 port를 bind할 필요가 없으며 남는 port를 사용해도 됨. 특정 port를 지정하고 싶다면 사용해도 무관
• Sending and Receiving Data
• Tearing Down a Connection (TCP)
  • Function : close