네트워크 정리

2.1 네트워크의 기초

2.1.1 처리량과 지연 시간

네트워크 - 노드와 링크가 서로 연결되어 있으며 리소스를 공유하는 집합

• 노드: 서버, 라우터, 스위치 등 네트워크 장치
• 링크: 유선 또는 무선

좋은 네트워크 - 많은 처리량을 처리할 수 있으며 지연 시간이 짧고 장애 빈도가 적으며 좋은 보안을 갖춘 네트워크

• 처리량: 링크 내에서 성공적으로 전달된 데이터의 양 (얼만큼의 트래픽을 처리했는지)
• 트래픽: 특정 시점에 링크 내에 흐르는 데이터의 양

대역폭 - 주어진 시간 동안 네트워크 연결을 통해 흐를 수 있는 최대 비트 수

지연 시간 - 요청이 처리되는 시간. 어떤 메시지가 두 장치 사이를 왕복하는 데 걸린 시간

• 매체 타입, 패킷 크기, 라우터의 패킷 처리 시간에 영향을 받음

2.1.2 네트워크 토폴로지와 병목현상

네트워크 토폴로지

노드와 링크가 어떻게 배치되어 있는지에 대한 방식이자 연결 행태

 

트리 토폴로지 - 계층형 토폴로지라고 하며 트리 형태로 배치한 네트워크 구성

• 노드의 추가, 삭제가 쉬움
• 특정 노드에 트래픽이 집중될 때 하위 노드에 영향을 끼칠 수 있음

버스 토폴로지 - 중앙 통신 회선 하나에 여러 개의 노드가 연결되어 공유하는 네트워크 구성 (LAN에서 사용)

• 중앙 통신 회선에 노드 추가 삭제 쉬움
• 스푸핑 가능

스푸핑 - LAN상에서 송신부의 패킷을 송신과 관련 없는 다른 호스트에 가지 않도록 하는 스위칭 기능을 마비시키거나 속여서 특정 노드에 해당 패킷이 오도록 처리하는 것

스타 토폴로지 - 중앙에 있는 노드에 모두 연결된 네트워크 구성

• 노드를 추가하거나 에러 탐지가 쉽고 패킷의 충돌 발생 가능성이 적음. 쉽게 에러를 발견 가능하고, 장애 노드가 중앙 노드가 아닐 경우 다른 노드에 영향을 끼치는 것이 적음
• 중앙 노드에 장애가 발생하면 전체 네트워크를 사용할 수 없고 설치 비용이 고가임

링형 토폴로지 - 각각의 노드가 양 옆의 두 노드와 연결하여 전체적으로 고리처럼 하나의 연속된 길을 통해 통신을 하는 망 구성 방식

• 데이터는 노드에서 노드로 이동. 노드 수가 증가되어도 네트워크 상의 손실이 거의 없고 충돌이 발생될 가능성이 적고 노드의 고장 발견이 쉬움.
• 네트워크 구성 변경이 어렵고 회선에 장애가 발생하면 전체 네트워크에 영향을 크게 끼치는 단점 존재

메시 토폴로지 - 망형 토폴로지로 그물망처럼 연결되어 있는 구조

• 한 단말 장치에 장애가 발생해도 여러 개의 경로가 존재해 네트워크를 계속 사용할 수 있고 트래픽도 분산 처리가 가능함
• 노드의 추가가 어렵고 구축 비용과 운용 비용이 고가인 단점 존재

병목현상

전체 시스템의 성능이나 용량이 하나의 구성 요소로 인해 제한을 받는 현상

• 병의 몸통보다 목 부분 내부 지름이 좁아서 물이 천천히 쏟아지는 것에 비유

서비스에서 이벤트를 열었을 때 트래픽이 많이 생기고 그 트래픽을 잘 관리하지 못하면 병목 현상이 생겨 사용자가 웹 사이트로 들어가지 못함

2.1.3 네트워크 분류

규모에 따른 분류

• LAN: 근거리 통신망으로 전송 속도가 빠르고 혼잡하지 않음
• MAN: 도시 같은 넓은 지역에서 운영. 전송 속도는 평균이며 LAN보다 혼잡함
• WAN: 광역 네트워크로 전송 속도는 낮으며 MAN보다 혼잡함

2.1.4 네트워크 성능 분석 명령어

네트워크 병목 현상의 주된 원인

• 네트워크 대역폭
• 네트워크 토폴로지
• 서버 CPU, 메모리 사용량
• 비효율적인 네트워크 구성

명령어

• ping: 네트워크 상태를 확인하려는 대상 노드를 향해 일정 크기의 패킷을 전송하는 명령어
• netstat: 접속되어 있는 서비스들의 네트워크 상태를 표시하는 데 사용 (주로 포트 확인)
• nslookup: DNS에 관련된 내용을 확인하기 위해 쓰는 명령어 (특정 도메인에 매핑된 IP 확인)
• tracert: 목적지 노드까지 네트워크 경로를 확인할 때 사용 (어느 구간에서 응답 시간이 느려지는지 확인)

2.1.5 네트워크 프로토콜 표준화

네트워크 프로토콜 - 다른 장치들끼리 데이터를 주고받기 위해 설정된 공통된 인터페이스

HTTP - 웹을 접속할 때 쓰이는 '서로 약속된' 인터페이스

 

 

2.2 TCP/IP 4계층 모델

2.2.1 계층 구조

TCP/IP 계층과 OSI 7계층 비교

 

애플리케이션 계층

FTP, HTTP, SSH, SMTP, DNS 등 응용 프로그램이 사용되는 프로토콜 계층이며 웹 서비스, 이메일 등 서비스를 실질적으로 사람들에게 제공하는 층

• SSH: 보안되지 않은 네트워크에서 네트워크 서비스를 안전하게 운영하기 위한 암호화 네트워크 프로토콜
• HTTP: World Wide Web을 위한 데이터 통신의 기초이자 웹 사이트를 이용하는 데 쓰는 프로토콜
• DNS: 도메인 이름과 IP 주소를 매핑해주는 서버

 

전송계층

송신자와 수신자를 연결하는 통신 서비스를 제공하며 연결 지향 데이터 스트림 지원, 신뢰성, 흐름 제어 제공 가능, 애플리케이션과 인터넷 계층 사이의 데이터가 전달될 때 중계 역할

TCP: 패킷 사이의 순서를 보장하고 연결지향 프로토콜을 사용해서 연결하여 신뢰성을 구축하고 수신 여부를 확인하며 가상회선 패킷 교환 방식을 사용

• 가상회선 패킷 교환 방식: 각 패킷에 가상회선 식별자가 포함되며 모든 패킷을 전송하면 가상회선이 해제되고 패킷들은 전송된 순서대로 도착하는 방식

UDP: 순서를 보장하지 않고 수신 여부를 확인하지 않으며 단순히 데이터만 주는 데이터그램 패킷 교환 방식을 사용

• 데이터그램 패킷 교환 방식: 패킷이 독립적으로 이동하며 최적의 경로를 선택해 가기 때문에 분할된 여러 패킷은 서로 다른 경로로 전송될 수 있으며 도착한 순서가 다를 수 있는 방식

 

TCP 연결 성립 과정 - 3-way handshake

1. SYN 단계: 클라이언트는 서버에 클라이언트의 ISN을 담아 SYN을 보냄 (ISN은 새로운 TCP 연결의 첫 번째 패킷에 할당된 임의의 시퀀스 번호)
2. SYN + ACK 단계: 서버는 클라이언트의 SYN을 수신하고 서버의 ISN을 보내며 승인번호로 클라이언트의 ISN + 1을 보냄
3. ACK 단계: 클라이언트는 서버의 ISN + 1한 값인 승인번호를 담아 ACK를 서버에 보냄

TCP는 해당 과정이 존재 → 신뢰성이 있는 계층

UDP는 해당 과정이 존재하지 않음 → 신뢰성이 없는 계층

 

TCP 연결 해제 과정 - 4-way handshake

1. 클라이언트가 연결을 닫으려고 할 때 FIN으로 설정된 세그먼트를 보냄. 클라이언트는 FIN_WAIT_1 상태로 들어가고 서버의 응답을 기다림
2. 서버는 클라이언트로 ACK라는 승인 세그먼트를 보내고 CLOSE_WAIT 상태에 들어감. 클라이언트는 세그먼트를 받으면 FIN_WAIT_2 상태에 들어감
3. 서버는 ACK를 보내고 일정 시간 이후에 클라이언트에 FIN이라는 세그먼트를 보냄
4. 클라이언트는 TIME_WAIT 상태가 되고 다시 서버로 ACK를 보내서 서버는 CLOSED 상태가 됨. 이후 클라이언트는 어느 정도의 시간을 대기한 후 연결이 닫히고 클라이언트와 서버의 모든 자원의 연결이 해제됨

TIME_WAIT 이유

1. 지연 패킷이 발생할 경우를 대비 - 데이터의 무결성(데이터의 정확성과 일관성을 유지하고 보증하는 것) 문제
2. 두 장치가 연결이 닫혔는지 확인하기 위함 - LAST_ACK 상태에서 닫히게 되면 다시 새로운 연결을 하려고 할 때 장치가 LAST_ACK로 되어 있기 때문에 접속 오류 나타남

 

인터넷 계층

• 장치로부터 받은 네트워크 패킷을 IP 주소로 지정된 목적지로 전송하기 위해 사용되는 계층
• IP, ARP, ICMP 등이 있으며 패킷을 수신해야 할 상대의 주소를 지정하여 데이터를 전달
• 상대방이 제대로 받았는지에 대해 보장하지 않는 비연결형적인 특징을 가짐

 

링크 계층

전선, 광섬유, 무선 등으로 실절적으로 데이터를 전달하며 장치 간에 신호를 주고받는 규칙을 정하는 계층. 네트워크 접근 계층이라고도 함

• 물리 계층 - 무선 LAN과 유선 LAN을 통해 0과 1로 이루어진 데이터를 보내는 계층
• 데이터 링크 계층 - ‘이더넷 프레임’을 통해 에러 확인, 흐름 제어, 접근 제어를 담당하는 계층

 

유선 LAN

• 전이중화 통신: 양쪽 장치가 동시에 송수신할 수 있는 방식 (현대의 고속 이더넷)
• CSMA/CD: 반이중화 통신 중 하나. 데이터를 보낸 이후 충돌이 발생한다면 일정 시간 이후 재전송하는 방식

 

무선 LAN

• 반이중화 통신: 양쪽 장치는 서로 통신할 수 있지만, 동시에는 통신할 수 없으며 한 번에 한 방향만 통신할 수 있는 방식. 둘 이상의 장치가 있을 때는 충돌 방지 시스템 필요
• CSMA/CD: 반이중화 통신 중 하나로 장치에서 데이터를 보내기 전에 캐리어 감지 등으로 사전에 가능한 한 충돌을 방지하는 방식을 사용

 

충돌 방지 방식

1. 데이터를 송신하기 전에 무선 매체를 살핌
2. 캐리어 감지: 회선이 비어 있는지 판단
3. IFS(Inter FrameSpace): 랜덤 값을 기반으로 정해진 시간만큼 기다리며, 만약 무선 매체가 사용 중이면 점차 그 간격을 늘려가며 기다림
4. 데이터 송신

 

계층 간 데이터 송수신 과정

컴퓨터를 통해 다른 컴퓨터로 데이터를 요청할 때 일어나는 일

1. 애플리케이션 계층에서 전송 계층으로 보내는 요청 값들이 캡슐화 과정을 거쳐 전달
2. 링크 계층을 통해 해당 서버와 통신
3. 해당 서버의 링크 계층으로부터 애플리케이션 계층까지 비캡슐화 과정을 거쳐 데이터가 전송

캡슐화 과정 - 상위 계층의 헤더와 데이터를 하위 계층의 데이터 부분에 포함시키고 해당 계층의 헤더를 삽입하는 과정

비캡슐화 과정 - 하위 계층에서 상위 계층으로 가며 각 계층의 헤더 부분을 제거하는 과정

 

2.2.2 PDU

네트워크의 어떠한 계층에서 계층으로 데이터가 전달될 때 한 덩어리의 단위

제어 관련 정보들이 포함된 헤더, 데이터를 의미하는 페이로드로 구성되어 있으며 계층마다 부르는 명칭이 다름

• 애플리케이션 계층: 메시지
• 전송 계층: 세그먼트(TCP), 데이터그램(UDP)
• 인터넷 계층: 패킷
• 링크 계층: 프레임(데이터 링크 계층), 비트(물리 계층)

 

2.3 네트워크 기기

2.3.1 네트워크 기기의 처리 범위

상위 계층을 처리하는 기기는 하위 계층을 처리할 수 있음

• 애플리케이션 계층: L7 스위치
• 인터넷 계층: 라우터, L3 스위치
• 데이터 링크 계층: L2 스위치, 브리지
• 물리 계층: NIC, 리피터, AP

 

2.3.2 애플리케이션 계층을 처리하는 기기

L7 스위치

로드밸런서라고도 하며, 서버의 부하를 분산하는 기기

 

• 클라이언트로 오는 요청들을 뒤쪽의 여러 서버로 나누는 역할을 하며 시스템이 처리할 수 있는 트래픽 증가를 목표로 함
• URL, 서버, 캐시, 쿠키들을 기반으로 트래픽 분산
• 바이러스, 불필요한 외부 데이터 등을 걸러내는 필터링 기능 또한 가지고 있으며 응용 프로그램 수준의 트래픽 모니터링 가능
• 클라우드 서비스(AWS 등)에서 L7 스위치를 이용한 로드밸런싱은 ALB(Application Load Balancer) 컴포넌트로 함

L4 스위치

• 전송 계층을 처리하는 기기
• 스트리밍 관련 서비스에서는 사용할 수 없으며 메시지를 기반으로 인식하지 못하고 IP와 포트를 기반으로 트래픽 분산
• 클라우드 서비스(AWS 등)에서 L4 스위치를 이용한 로드밸런싱은 NLB(Network Load Balancer) 컴포넌트로 함

헬스 체크

• 전송 주기와 재전송 횟수 등을 설정한 이후 반복적으로 서버에 요청을 보내는 것
• TCP, HTTP 등 다양한 방법으로 서버에 부하가 되지 않을 만큼 요청을 보냄

로드밸런서를 이용한 서버 이중화

2대 이상의 서버를 기반으로 가상 IP를 제공하고 이를 기반으로 안정적인 서비스를 제공

 

• 로드밸런서가 제공한 0.0.0.12010이란 가상 IP에 사용자들이 접근하고 뒷단에 사용 가능한 서버인 0.0.0.12011과 0.0.0.12012를 기반으로 서빙
• 0.0.0.12011이란 서버에 장애가 발생해도 그것과는 무방하게 0.0.0.12012 서버를 기반으로 안정적인 서비스를 운용할 수 있음

 

2.3.3 인터넷 계층을 처리하는 기기

인터넷 계층을 처리하는 기기로는 라우터, L3 스위치가 있음

라우터

• 여러 개의 네트워크를 연결, 분할, 구분시켜주는 역할
• 다른 네트워크에 존재하는 장치끼리 서로 데이터를 주고받을 때 패킷 소모를 최소화하고 경로를 최적화하여 최소 경로로 패킷을 포워딩하는 라우팅을 하는 장비

L3 스위치

• L2 스위치의 기능과 라우팅 기능을 갖춘 장비, IP 주소 참조
• 하드웨어 기반의 라우팅을 담당하는 장치

 

2.3.4 데이터 링크 계층을 처리하는 기기

데이터 링크 계층을 처리하는 기기로는 L2 스위치와 브리지가 있음

L2 스위치

• 장치들의 MAC 주소를 MAC 주소 테이블을 통해 관리하며, 연결된 장치로부터 패킷이 왔을 때 패킷 전송을 담당
• IP 주소를 기반으로 라우팅은 불가능하며 단순히 패킷의 MAC 주소를 읽어 스위칭하는 역할

브리지

• 두 개의 근거리 통신망(LAN)을 상호 접속할 수 있도록 하는 통신망 연결 장치
• 포트와 포트 사이의 다리 역할을 하며 장치에서 받아온 MAC 주소를 MAC 주소 테이블로 관리
• 통신망 범위를 확장하고 서로 다른 LAN 등으로 이루어진 하나의 통신망을 구축할 때 쓰임

 

2.3.5 물리 계층을 처리하는 기기

물리 계층을 처리하는 기기는 NIC, 리피터, AP가 있음

• NIC: 네트워크 인터페이스 카드로 2대 이상의 컴퓨터 네트워크를 구성하는 데 사용
• 리피터: 들어오는 약해진 신호 정도를 증폭하여 다른 쪽으로 전달하는 장치
• AP: 패킷을 복사하는 기기, AP에 유선 LAN을 연결한 후 다른 장치에서 무슨 LAN 기술을 사용해 무선 네트워크 연결 가능

 

2.4 IP 주소

2.4.1 ARP

ARP(Address Resolution Protocol)란 IP 주소로부터 MAC 주소를 구하는 IP와 MAC 주소의 다리 역할을 하는 프로토콜

ARP: IP(논리적 주소) → MAC(물리적 주소)

RARP: MAC - IP

장치가 ARP Request 브로드캐스트를 보내 IP주소에 해당하는 MAC 주소를 찾아, ARP Reply 유니캐스트를 통해 반환됨

 

2.4.2 홉바이홉 통신

• IP 주소를 통해 통신하는 과정
• 통신 장치에 있는 라우팅 테이블의 IP를 통해 시작 주소부터 다음 IP로 계속해서 이동하는 라우팅 과정을 거쳐 패킷이 최종 목적지까지 도달하는 통신

라우팅 테이블

• 송신지에서 수신지까지 도달하기 위해 사용되며 라우터에 목적지 정보와 가기 위한 방법이 들어 있는 리스트
• 게이트 웨이와 모든 목적지에 대해 해당 목적지에 도달하기 위해 거쳐야 할 다음 라우터의 정보 가짐

게이트웨이

서로 다른 통신망, 프로토콜을 사용하는 네트워크 간의 통신을 가능하게 하는 관문 역할을 하는 컴퓨터나 소프트웨어 (톨게이트)

 

2.4.3 IP 주소 체계

• IPv4 - 32비트를 8비트 단위로 점을 찍어 표기 (123.45.67.89)
• IPv6 - 64비트를 16비트 단위로 점을 찍어 표기 (2001:db8::ff00:42:8329)

클래스 기반 할당 방식

• A, B, C, D, E 다섯 개의 클래스로 구분하는 방식
• 앞에 있는 부분을 네트워크 주소, 뒤에 있는 부분을 컴퓨터에 부여하는 호스트 주소로 사용

DHCP

• IP 주소 및 기타 통신 매개변수를 자동으로 할당하기 위한 네트워크 관리 프로토콜
• 네트워크 장치의 IP 주소를 수동으로 설정할 필요 없이 인터넷에 접속할 때마다 자동으로 IP 주소 할당

NAT

• NAT(Network Address Translation)는 패킷이 라우팅 장치를 통해 전송되는 동안 패킷의 IP 주소 정보를 수정하여 IP 주소를 다른 주소로 매핑하는 방법
• IPv4 주소 체계만으로 많은 주소 감당하지 못하는 단점을 사설 IP와 공인 IP로 나눠 해결
• ICS, RRAS, Netfilter
• 사용 이유: 여러 대의 호스트가 하나의 공인 IP 주소를 사용하여 인터넷에 접속하기 위함. 인터넷 회선 하나를 개통하고 인터넷 공유기를 여러 PC에 연결해 사용
• NAT를 이용한 보안: 내부 네트워크에서 사용하는 IP 주소와 외부에 드러나는 IP 주소를 다르게 유지할 수 있어 내부 네트워크에 대한 어느 정도의 보안 가능
• NAT의 단점: 여러 명이 동시에 인터넷을 접속하게 되므로 실제로 접속하는 호스트 숫자에 다라 접속 속도가 느려질 수 있다는 단점 존재

 

2.4.4 IP 주소를 이용한 위치 정보

• IP 주소는 인터넷에서 사용하는 네트워크 주소이기 때문에 위치 추적이 가능함

 

2.5 HTTP

2.5.1 HTTP/1.0

기본적으로 한 연결당 하나의 요청을 처리하도록 설계됨 → RTT 증가를 불러옴

• 서버로부터 파일을 가져올 때마다 TCP의 3-way handshake를 계속해서 열어야 하기 때문에 RTT가 증가하는 단점이 있다.
• RTT: 패킷이 목적지에 도달하고 나서 다시 출발지로 돌아오기까지 걸리는 시간이며, 패킷 왕복 시간

 

RTT 증가를 해결하기 위한 방법

• 매번 연결할 때마다 RTT가 증가 → 서버에 부담이 많이 가고 사용자 응답 시간이 길어짐
• 해결 방법: 이미지 스플리팅, 코드 압축, 이미지 Base64 인코딩
• 이미지 스플리팅: 많은 이미지가 합쳐 있는 하나의 이미지를 다운로드받고, 이를 기반으로 background-image의 position을 이용하여 이미지를 표기하는 방법
• 코드 압축: 코드를 압축해서 개행 문자, 빈칸을 없애서 코드의 크기를 최소화하는 방법
• 이미지 Base64 인코딩: 이미지 파일을 64진법으로 이루어진 문자열로 인코딩하는 방법. 서버와의 연결을 열고 이미지에 대해 서버에 HTTP 요청을 할 필요가 없음. 하지만 Base64 문자열로 변환할 경우 37% 정도 크기가 커지는 단점

 

2.5.2 HTTP/1.1

매번 TCP 연결을 하는 것이 아니라 한 번 TCP 초기화를 한 이후에 keep-alive라는 옵션으로 여러 개의 파일을 송수신할 수 있게 바뀌었음

• 한 번 TCP 3-way handshake가 발생하면 그 다음부터 발생하지 않음
• 문서 안에 포함된 다수의 리소스를 처리하려면 요청할 리소스 개수에 비례해 대기 시간이 길어지는 단점 존재
• HTTP/1.1의 헤더에는 쿠키 등 많은 메타데이터가 들어 있고 압축이 되지 않아 무거움

 

HOL Blocking

HOL Blocking(Head Of Line Blocking)은 네트워크에서 같은 큐에 있는 패킷이 그 첫 번째 패킷에 의해 지연될 때 발생하는 성능 저하 현상을 말함

 

2.5.3 HTTP/2

HTTP/1.x보다 지연 시간을 줄이고 응답 시간을 더 빠르게 할 수 있으며 멀티플렉싱, 헤더 압축, 서버 푸시, 요청의 우선순위 처리를 지원하는 프로토콜

멀티플렉싱

• 여러 개의 스트림을 사용하여 송수신한다는 것
• 특정 스트림의 패킷이 손실되었다고 하더라도 해당 스트림에만 영향을 미치고 나머지 스트림은 멀쩡하게 동작
• 스트림(stream): 시간이 지남에 따라 사용할 수 있게 되는 일련의 데이터 요소를 가리키는 데이터 흐름

• 단일 연결을 사용하여 병렬로 여러 요청과 응답을 주고 받을 수 있음 → HOL Blocking 해결

 

헤더 압축

• HTTP/1.x의 문제: 크기가 큰 헤더
• 해결: 허프만 코딩

서버 푸시

• HTTP/1.1에서는 클라이언트가 서버에 요청을 해야 파일 다운로드가 가능
• HTTP/2는 클라이언트의 요청 없이 서버가 바로 리소스 푸시

 

2.5.4 HTTPS

• HTTP/2는 HTTPS 위에서 동작
• HTTPS는 애플리케이션 계층과 전송 계층 사이에 신뢰 계층인 SSL/TLS 계층을 넣은 신뢰할 수 있는 HTTP 요청 → 통신 암호화

SSL/TLS

• SSL(Secure Socker Layer): SSL 1.0부터 시작해 버전이 올라가며 마지막으로 TLS로 명칭이 변경되었으나 보통 SSL/TLS로 많이 부름
• 전송 계층에서 보안을 제공하는 프로토콜로 클라이언트와 서버가 통신할 때 SSL/TLS를 통해 제 3자가 메시지를 도청하거나 변조하지 못하도록 함
• 공격자가 서버인 척하며 사용자 정보를 가로채는 네트워크상의 ‘인터셉터’를 방지할 수 있음
• 보안 세션을 기반으로 데이터를 암호화하며 보안 세션이 만들어질 때 인증 메커니즘, 키 교환 암호화 알고리즘, 해싱 알고리즘이 사용

보안 세션

• 보안이 시작되고 끝나는 동안 유지되는 세션을 말하고, SSL/TLS는 핸드셰이크를 통해 보안 세션을 생성하고 이를 기반으로 상태 정보 등을 공유함
• 세션: 운영체제가 어떠한 사용자로부터 자신의 자산 이용을 허락하는 일정한 기간을 뜻함
• 클라이언트에서 사이버 슈트(cypher suites)를 서버에 전달하면 서버는 받은 사이퍼 슈트의 암호화 알고리즘 리스트를 제공할 수 있는지 확인 → 인증 메커니즘 시작 → 암호화된 데이터의 송수신
• 사이퍼 슈트: 프로토콜, AEAD 사이퍼 모드(데이터 암호화 알고리즘), 해싱 알고리즘이 나열된 규약

인증 메커니즘

• CA(Certificate Authorities)에서 발급한 인증서를 기반으로 이루어짐
• 안전한 연결을 시작하는 데 있어 필요한 공개키를 클라이언트에 제공, 사용자가 접속한 서버가 신뢰할 수 있는 서버임을 보장

암호화 알고리즘

• 키 교환 암호화 알고리즘으로는 대수곡선 기반의 ECDHE 또는 모듈식 기반의 DHE를 사용 (둘다 디피-헬만(Diffie-Hellman) 방식을 근간으로 만들어짐
• 디피-헬만 키 교환 암호화 알고리즘 y = g^(x) * mod p

• 클라이언트와 서버 모두 개인키와 공개키를 생성하고, 서로에게 공개키를 보내 공개키와 개인키가 결합하여 PSK가 생성된다면 이를 통해 키 암호화 가능

해싱 알고리즘

• 데이터를 추정하기 힘든 더 작고, 섞여 있는 조각으로 만드는 알고리즘
• SSL/TLS은 해싱 알고리즘으로 SHA-256 알고리즘과 SHA-384 알고리즘을 사용

HTTPS 구축 방법

• CA에서 구매한 인증키를 기반으로 HTTPS 서비스 구축
• 서버 앞단의 HTTPS를 제공하는 로드밸런서 두기
• 서버 앞단에 HTTPS를 제공하는 CDN 두기

 

2.5.5 HTTP

• World Wide Web에서 정보를 교환하는 데 사용되는 HTTP의 세 번째 버전
• TCP 위에서 돌아가는 HTTP/2와는 달리 HTTP/3은 QUIC이라는 계층 위에서 돌아가며, TCP 기반이 아닌 UDP 기반으로 돌아감
• 멀티플렉싱을 가지고 있으며 초기 연결 설정 시 지연 시간 감소라는 장점을 가짐

초기 연결 설정 시 지연 시간 감소

• QUIC은 TCP를 사용하지 않기 때문에 통신을 시작할 때 번거로운 3-way handshake 과정을 거치지 않아도 됨
• QUIC은 첫 연결 설정에 1-RTT만 소요
• QUIC은 순방향 오류 수정 메커니즘(FEC)이 적용되어 전송한 패킷이 손실되었다면 수신 측에서 에러를 검출하고 수정하는 방식, 열악한 네트워크 환경에서도 낮은 패킷 손실률 자랑

 

 

 

 

 

 

참고 자료: 면접을 위한 CS 전공지식 노트