- HTTP 의 GET 과 POST 비교
- TCP 3-way-handshake
- TCP와 UDP의 비교
- HTTP 와 HTTPS
- HTTP 의 문제점들
- DNS Round Robin 방식
- 웹 통신의 큰 흐름
둘 다 HTTP 프로토콜을 이용해서 서버에 무엇인가를 요청할 때 사용하는 방식이다. 하지만 둘의 특징을 제대로 이해하여 기술의 목적에 맞게 알맞은 용도에 사용해야한다.
우선 GET 방식은 요청하는 데이터가 HTTP Request Message의 Header 부분의 url 에 담겨서 전송된다. 때문에 url 상에 ? 뒤에 데이터가 붙어 request 를 보내게 되는 것이다. 이러한 방식은 url 이라는 공간에 담겨가기 때문에 전송할 수 있는 데이터의 크기가 제한적이다. 또 보안이 필요한 데이터에 대해서는 데이터가 그대로 url 에 노출되므로 GET방식은 적절하지 않다. (ex. password)
POST 방식의 request 는 HTTP Message의 Body 부분에 데이터가 담겨서 전송된다. 때문에 바이너리 데이터를 요청하는 경우 POST 방식으로 보내야 하는 것처럼 데이터 크기가 GET 방식보다 크고 보안면에서 낫다.(하지만 보안적인 측면에서는 암호화를 하지 않는 이상 고만고만하다.)
그렇다면 이러한 특성을 이해한 뒤에는 어디에 적용되는지를 알아봐야 그 차이를 극명하게 이해할 수 있다.
우선 GET 은 가져오는 것이다. 서버에서 어떤 데이터를 가져와서 보여준다거나 하는 용도이지 서버의 값이나 상태 등을 변경하지 않는다. SELECT 적인 성향을 갖고 있다고 볼 수 있는 것이다. 반면에 POST 는 서버의 값이나 상태를 변경하기 위해서 또는 추가하기 위해서 사용된다.
부수적인 차이점을 좀 더 살펴보자면 GET 방식의 요청은 브라우저에서 Caching 할 수 있다. 때문에 POST 방식으로 요청해야 할 것을 보내는 데이터의 크기가 작고 보안적인 문제가 없다는 이유로 GET 방식으로 요청한다면 기존에 caching 되었던 데이터가 응답될 가능성이 존재한다. 때문에 목적에 맞는 기술을 사용해야 하는 것이다.
일부 그림이 포함되어야 하는 설명이므로 링크를 대신 첨부합니다.
UDP(User Datagram Protocol, 사용자 데이터그램 프로토콜)는 비연결형 프로토콜 이다. IP 데이터그램을 캡슐화하여 보내는 방법과 연결 설정을 하지 않고 보내는 방법을 제공한다. UDP는 흐름제어, 오류제어 또는 손상된 세그먼트의 수신에 대한 재전송을 하지 않는다. 이 모두가 사용자 프로세스의 몫이다. UDP가 행하는 것은 포트들을 사용하여 IP 프로토콜에 인터페이스를 제공하는 것이다.
종종 클라이언트는 서버로 짧은 요청을 보내고, 짧은 응답을 기대한다. 만약 요청 또는 응답이 손실된다면, 클라이언트는 time out 되고 다시 시도할 수 있으면 된다. 코드가 간단할 뿐만 아니라 TCP 처럼 초기설정(initial setup)에서 요구되는 프로토콜보다 적은 메시지가 요구된다.
UDP를 사용한 것들에는 DNS가 있다. 어떤 호스트 네임의 IP 주소를 찾을 필요가 있는 프로그램은, DNS 서버로 호스트 네임을 포함한 UDP 패킷을 보낸다. 이 서버는 호스트의 IP 주소를 포함한 UDP 패킷으로 응답한다. 사전에 설정이 필요하지 않으며 그 후에 해제가 필요하지 않다.
대부분의 인터넷 응용 분야들은 신뢰성 과 순차적인 전달 을 필요로 한다. UDP 로는 이를 만족시킬 수 없으므로 다른 프로토콜이 필요하여 탄생한 것이 TCP이다. TCP(Transmission Control Protocol, 전송제어 프로토콜)는 신뢰성이 없는 인터넷을 통해 종단간에 신뢰성 있는 바이트 스트림을 전송 하도록 특별히 설계되었다. TCP 서비스는 송신자와 수신자 모두가 소켓이라고 부르는 종단점을 생성함으로써 이루어진다. TCP 에서 연결 설정(connection establishment)는 3-way-handshake를 통해 행해진다.
모든 TCP 연결은 전이중(full-duplex), 점대점(point to point)방식이다. 전이중이란 전송이 양방향으로 동시에 일어날 수 있음을 의미하며 점대점이란 각 연결이 정확히 2 개의 종단점을 가지고 있음을 의미한다. TCP 는 멀티캐스팅이나 브로드캐스팅을 지원하지 않는다.
- HTTP 는 평문 통신이기 때문에 도청이 가능하다.
- 통신 상대를 확인하지 않기 때문에 위장이 가능하다.
- 완전성을 증명할 수 없기 때문에 변조가 가능하다.
위 세 가지는 다른 암호화하지 않은 프로토콜에도 공통되는 문제점들이다.
TCP/IP 구조의 통신은 전부 통신 경로 상에서 엿볼 수 있다. 패킷을 수집하는 것만으로 도청할 수 있다. 평문으로 통신을 할 경우 메시지의 의미를 파악할 수 있기 때문에 암호화하여 통신해야 한다.
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통신 자체를 암호화
SSL(Secure Socket Layer)orTLS(Transport Layer Security)라는 다른 프로토콜을 조합함으로써 HTTP 의 통신 내용을 암호화할 수 있다. SSL 을 조합한 HTTP 를HTTPS(HTTP Secure)orHTTP over SSL이라고 부른다. -
콘텐츠를 암호화
말 그대로 HTTP 를 사용해서 운반하는 내용인, HTTP 메시지에 포함되는 콘텐츠만 암호화하는 것이다. 암호화해서 전송하면 받은 측에서는 그 암호를 해독하여 출력하는 처리가 필요하다.
HTTP 에 의한 통신에는 상대가 누구인지 확인하는 처리는 없기 때문에 누구든지 리퀘스트를 보낼 수 있다. IP 주소나 포트 등에서 그 웹 서버에 액세스 제한이 없는 경우 리퀘스트가 오면 상대가 누구든지 무언가의 리스폰스를 반환한다. 이러한 특징은 여러 문제점을 유발한다.
- 리퀘스트를 보낸 곳의 웹 서버가 원래 의도한 리스폰스를 보내야 하는 웹 서버인지를 확인할 수 없다.
- 리스폰스를 반환한 곳의 클라이언트가 원래 의도한 리퀘스트를 보낸 클라이언트인지를 확인할 수 없다.
- 통신하고 있는 상대가 접근이 허가된 상대인지를 확인할 수 없다.
- 어디의에서 누가 리퀘스트 했는지 확인할 수 없다.
- 의미없는 리퀘스트도 수신한다. —> DoS 공격을 방지할 수 없다.
위 암호화 방법으로 언급된 SSL로 상대를 확인할 수 있다. SSL 은 상대를 확인하는 수단으로 증명서 를 제공하고 있다. 증명서는 신뢰할 수 있는 제 3 자 기관에 의해 발행되는 것이기 때문에 서버나 클라이언트가 실재하는 사실을 증명한다. 이 증명서를 이용함으로써 통신 상대가 내가 통신하고자 하는 서버임을 나타내고 이용자는 개인 정보 누설 등의 위험성이 줄어들게 된다. 한 가지 이점을 더 꼽자면 클라이언트는 이 증명서로 본인 확인을 하고 웹 사이트 인증에서도 이용할 수 있다.
여기서 완전성이란 정보의 정확성 을 의미한다. 서버 또는 클라이언트에서 수신한 내용이 송신측에서 보낸 내용과 일치한다라는 것을 보장할 수 없는 것이다. 리퀘스트나 리스폰스가 발신된 후에 상대가 수신하는 사이에 누군가에 의해 변조되더라도 이 사실을 알 수 없다. 이와 같이 공격자가 도중에 리퀘스트나 리스폰스를 빼앗아 변조하는 공격을 중간자 공격(Man-in-the-Middle)이라고 부른다.
MD5, SHA-1 등의 해시 값을 확인하는 방법과 파일의 디지털 서명을 확인하는 방법이 존재하지만 확실히 확인할 수 있는 것은 아니다. 확실히 방지하기에는 HTTPS를 사용해야 한다. SSL 에는 인증이나 암호화, 그리고 다이제스트 기능을 제공하고 있다.
HTTP 에 암호화와 인증, 그리고 완전성 보호를 더한 HTTPS
HTTPS는 SSL 의 껍질을 덮어쓴 HTTP 라고 할 수 있다. 즉, HTTPS 는 새로운 애플리케이션 계층의 프로토콜이 아니라는 것이다. HTTP 통신하는 소켓 부분을 SSL(Secure Socket Layer) or TLS(Transport Layer Security)라는 프로토콜로 대체하는 것 뿐이다. HTTP 는 원래 TCP 와 직접 통신했지만, HTTPS 에서 HTTP 는 SSL 과 통신하고 SSL 이 TCP 와 통신 하게 된다. SSL 을 사용한 HTTPS 는 암호화와 증명서, 안전성 보호를 이용할 수 있게 된다.
HTTPS 의 SSL 에서는 공통키 암호화 방식과 공개키 암호화 방식을 혼합한 하이브리드 암호 시스템을 사용한다. 공통키를 공개키 암호화 방식으로 교환한 다음에 다음부터의 통신은 공통키 암호를 사용하는 방식이다.
평문 통신에 비해서 암호화 통신은 CPU 나 메모리 등 리소스가 많이 필요하다. 통신할 때마다 암호화를 하면 많은 리소스를 소비하기 때문에 서버 한 대당 처리할 수 있는 리퀘스트의 수가 줄어들게 된다. 그렇기 때문에 민감한 정보를 다룰 때만 HTTPS 에 의한 암호화 통신을 사용한다.
cf) HTTP 2.0 이 발전되면서 HTTPS 가 HTTP 보다 빠르다는 사실이 나왔는데요, 다음 링크를 통해 보다 자세한 내용을 확인하실 수 있습니다.
관련 링크 : HTTPS 가 HTTP 보다 빠르다.
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서버의 수 만큼 공인 IP 주소가 필요함
부하 분산을 위해 서버의 대수를 늘리기 위해서는 그 만큼의 공인 IP 가 필요하다. -
균등하게 분산되지 않음
모바일 사이트 등에서 문제가 될 수 있는데, 스마트폰의 접속은 캐리어 게이트웨이 라고 하는 프록시 서버를 경유 한다. 프록시 서버에서는 이름변환 결과가 일정 시간 동안 캐싱되므로 같은 프록시 서버를 경유 하는 접속은 항상 같은 서버로 접속된다. 또한 PC 용 웹 브라우저도 DNS 질의 결과를 캐싱하기 때문에 균등하게 부하분산 되지 않는다. DNS 레코드의 TTL 값을 짧게 설정함으로써 어느 정도 해소가 되지만, TTL 에 따라 캐시를 해제하는 것은 아니므로 반드시 주의가 필요하다. -
서버가 다운되도 확인 불가
DNS 서버는 웹 서버의 부하나 접속 수 등의 상황에 따라 질의결과를 제어할 수 없다. 웹 서버의 부하가 높아서 응답이 느려지거나 접속수가 꽉 차서 접속을 처리할 수 없는 상황인 지를 전혀 감지할 수가 없기 때문에 어떤 원인으로 다운되더라도 이를 검출하지 못하고 유저들에게 제공한다. 이때문에 유저들은 간혹 다운된 서버로 연결이 되기도 한다. DNS 라운드 로빈은 어디까지나 부하분산 을 위한 방법이지 다중화 방법은 아니므로 다른 S/W 와 조합해서 관리할 필요가 있다.
Round Robin 방식을 기반으로 단점을 해소하는 DNS 스케줄링 알고리즘이 존재한다. (일부만 소개)
각각의 웹 서버에 가중치를 가미해서 분산 비율을 변경한다. 물론 가중치가 큰 서버일수록 빈번하게 선택되므로 처리능력이 높은 서버는 가중치를 높게 설정하는 것이 좋다.
접속 클라이언트 수가 가장 적은 서버를 선택한다. 로드밸런서에서 실시간으로 connection 수를 관리하거나 각 서버에서 주기적으로 알려주는 것이 필요하다.
우리가 Chrome 을 실행시켜 주소창에 특정 URL 값을 입력시키면 어떤 일이 일어나는가?
- url 에 입력된 값을 브라우저 내부에서 결정된 규칙에 따라 그 의미를 조사한다.
- 조사된 의미에 따라 HTTP Request 메시지를 만든다.
- 만들어진 메시지를 웹 서버로 전송한다.
이 때 만들어진 메시지 전송은 브라우저가 직접하는 것이 아니다. 브라우저는 메시지를 네트워크에 송출하는 기능이 없으므로 OS에 의뢰하여 메시지를 전달한다. 우리가 택배를 보낼 때 직접 보내는게 아니라, 이미 서비스가 이루어지고 있는 택배 시스템(택배 회사)을 이용하여 보내는 것과 같은 이치이다. 단, OS에 송신을 의뢰할 때는 도메인명이 아니라 ip주소로 메시지를 받을 상대를 지정해야 하는데, 이 과정에서 DNS서버를 조회해야 한다.
- 프로토콜 스택(운영체제에 내장된 네트워크 제어용 소프트웨어)이 브라우저로부터 메시지를 받는다.
- 브라우저로부터 받은 메시지를 패킷 속에 저장한다.
- 그리고 수신처 주소 등의 제어정보를 덧붙인다.
- 그런 다음, 패킷을 LAN 어댑터에 넘긴다.
- LAN 어댑터는 패킷을(?) 전기신호로 변환시킨다.
- 신호를 LAN 케이블에 송출시킨다.
프로토콜 스택은 통신 중 오류가 발생했을 때, 이 제어 정보를 사용하여 고쳐 보내거나, 각종 상황을 조절하는 등 다양한 역할을 하게 된다. 네트워크 세계에서는 비서가 있어서 우리가 비서에게 물건만 건네주면, 받는 사람의 주소와 각종 유의사항을 써준다! 여기서는 프로토콜 스택이 비서의 역할을 한다고 볼 수 있다.
- LAN 어댑터가 송신한 패킷은 스위칭 허브를 경우하여 인터넷 접속용 라우터에 도착한다.
- 라우터는 패킷을 프로바이더(통신사)에게 전달한다.
- 인터넷으로 들어가게 된다.
- 패킷은 인터넷의 입구에 있는 액세스 회선(통신 회선)에 의해 POP(Point Of Presence, 통신사용 라우터)까지 운반된다.
- POP 를 거쳐 인터넷의 핵심부로 들어가게 된다.
- 수 많은 고속 라우터들 사이로 패킷이 목적지를 향해 흘러가게 된다.
- 패킷은 인터넷 핵심부를 통과하여 웹 서버측의 LAN 에 도착한다.
- 기다리고 있던 방화벽이 도착한 패킷을 검사한다.
- 패킷이 웹 서버까지 가야하는지 가지 않아도 되는지를 판단하는 캐시서버가 존재한다.
굳이 서버까지 가지 않아도 되는 경우를 골라낸다. 액세스한 페이지의 데이터가 캐시서버에 있으면 웹 서버에 의뢰하지 않고 바로 그 값을 읽을 수 있다. 페이지의 데이터 중에 다시 이용할 수 있는 것이 있으면 캐시 서버에 저장된다.
- 패킷이 물리적인 웹 서버에 도착하면 웹 서버의 프로토콜 스택은 패킷을 추출하여 메시지를 복원하고 웹 서버 애플리케이션에 넘긴다.
- 메시지를 받은 웹 서버 애플리케이션은 요청 메시지에 따른 데이터를 응답 메시지에 넣어 클라이언트로 회송한다.
- 왔던 방식대로 응답 메시지가 클라이언트에게 전달된다.
- (도서) 성공과 실패를 결정하는 1% 네트워크 원리
- (도서) 그림으로 배우는 Http&Network basic
- (도서) HTTP 완벽 가이드
- Socket programming (Multi-chatting program)
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