브라우저를 눌렀을때 발생하는 일
현재 우리는 여러 Application(Google Chrome, FireFox 등등) 을 통해서, 웹 싸이트를 쉽고 간단하게 돌아다닐 수 있다. 우리가 주소창에 www.google.com 을 입력했을때, 과연 어떤 일이 일어나게 될까?
기저 기반의 지식
해당 Process 를 이해하기 위해서는 우리가 알고있으면 좋은 여러가지 OSI 7 Layer, IP, MAC Address 등등 알면 좋은 컴퓨터 과학 지식들이 존재한다. 일단 이를 먼져 공부하고 알아보자.
MAC Address
우리의 전자기기 장치에는 MAC Address 라는 고유한 ID 가 부여되어 있다. 이러한 고유한 ID 를 부여한 이유는 무엇일까? OSI 7 Layer 의 Data Link Layer 에서는 Physical Layer 에서 받은 신호가 알맞은 Node 로 전달되도록 도와주기 위해서는 각 Node 를 구별하는 고유한 값이 필요하다. 이를 위해 MAC Address 를 이용하여, 알맞은 Node 를 식별한다.
보통 L2 Switch 에서 이를 이용하는데, 전송받은 Frame 을 어디로 보내야 하는지 알기 위해, MAC Address Table 을 이용(Look-up)해, 알맞은 Node 로 전송한다. 만약 알맞은 노드를 모른다면 Flooding 하게 된다.
IP (Internet Protocol)
우리가 자주듣고, 많이 듣는 IP 란 무엇일까? Wikipedia 에 적혀있는 설명은 아래와 같다.
컴퓨터 네트워크에서 장치들이 서로를 인식하고 통신을 하기 위해서 사용하는 특수한 번호이다.
이렇게 설명만 듣게 되면 위의 MAC Address 와 별 차이가 나지 않아보인다. 하지만 비슷하지만 다른 차이점에 존재한다.
보통 IP Address 는 Internet Service 를 Provide 하는 업체에서 제공하는 Logical-Address 이고, Mac Address 는 NIC 를 만드는 업체에서 제공하게 되는 Physical-address 이다.
우리는 Data Link Layer 에서 MAC Address 를 통해 Frame 을 Routing 한다는 지식을 깨달았다.
IP 는 3 Layer 에 해당하는 Network Layer 에서의 Routing 을 위해 사용된다.
Network Layer 부터는 현재 LAN 에서 다른 LAN 와 통신하는 역할을 다룬다. 라고 생각하면 쉽다.
더 궁금하면 ARP 에 관한 이야기를 찾아봐도 좋다. 읽어보면 LAN 의 범위가 무엇일까? 에 대한 고민을 하게 될 것이다.
조금 더 쉽게 설명하기 위해 예시를 들자면, 우리가 A Switch 를 이용하고 있는데 B Switch 에 정보를 보내고 싶다면, A Switch -> A Router -> B Router -> B Switch 를 통해 정보가 전달되게 된다. 왜 우리는 Router 를 통해 통신하게 될까? Router 에는 Switch 의 Mac-address-table 과 같이, Routing Table 이라는 것이 존재한다. Routing Table 이란, 아래 사진과 같이, 특정 네트워크에 대한 경로 정보가 담겨있다. 이를 통해 Optimal 된 Route 로 빠르게 보낼 수 있다.
MAC 에서 IP Table
URL 분석
우리가 입력하는 URL Scheme 에 대해서 알아보자.
Protocol
https://www.naver.com 을 입력했을때 우리가 사용할 통신 Protocol 은 HTTPS 이다. 이는 URL Scheme 의 앞부분인, https 부분에 명시되어 있다. FTP Protocol 을 이용할 경우 ftp:// 을 이용하면 된다.
Domain
우리는 보통 www.naver.com 과 같은 부분을 Domain 이라고 한다. 우리가 위에서 봤듯이, 다른 네트워크로 정보를 전송하기 위해서는 Unique 한 정보가 필요한데, Domain 도 위와 비슷하게 이용된다. DNS Server 에 우리가 www.naver.com 을 보내게 되면, Domain에 해당 하는 IP Address 를 반환해주게 된다.
실제로 Ping 을 Domain 에 날려보면 Domain 에 해당하는 IP 가 적혀있음을 알 수 있다. 이렇게 Domain 에 해당하는 IP 는 DNS Server 가 어떻게 알 고 있을까?
DNS Record
DNS Record 에는 IP - Domain Name 이 Mapping 되어 있다.
만약 Map Data Strcuture 로 되어 있다고 생각해보면 아래와 같은 구조일 것이다.
www.naver.com : 223.130.195.95
www.google.com : 223.131.196.96
www.roach.com : 223.121.195.86위와 같은 구조로 되어 있고, 대부분의 최소한의 Network Latency 를 위해 Caching 되어 있다.
TCP Connection
웹 브라우저 요청 패킷은 일반적으로 TCP/IP 전송제어 프로토콜을 이용합니다. TCP/IP 전송제어 프로토콜은 4계층에서 사용됩니다.
TCP/IP 연결을 맺기 위해서, 3-Way-Handshake 가 이뤄지게 됩니다. 이때 이뤄지는 과정은 아래와 같습니다.
- Client 에서 Server 를 향해 SYN 을 보냄
- Server 에서 Client 를 향해 SYN + ACK 를 보냄
- Client 가 잘 받았다는 의미로 ACK 전송
위와 같은 과정 후 TCP Connection 이 맺어지게 되며, HTTPS 를 이용하게 되는 경우 예를 들면 아래와 같은 과정으로 TLS Handshake 가 발생하게 됩니다.
- Client 가 "Hello" 메세지 전송: 이 메세지에는 클라이언트가 지원하는 TLS 버전, 지원되는 암호 제품군, "클라이언트 무작위" 라고 하는 무작이 바이트 문자열이 포함됩니다.
- Server 가 "Hello" 메세지 전송: 이 메세지에는 서버의 SSL 인증서, 서버에서 선택한 암호 제품군, 서버에서 생상한 무작위 바이트 배열 전송.
- 인증: 클라이언트가 서버의 SSL 인증서를 인증서 발행기관을 통해 검증. 이때 Domain 소유가자 정확한지, 인증서에 등록되어 있는지 확인
- 예비 마스터 암호: 클라이언트가 "예비 마스터 암호" 라고 하는 무작위 바이트 문자열 전송. 예비 마스터 암호는 공개키로 암호화 되어 있으며, 서버가 개인키로만 해독 가능함.
- 서버가 개인키를 사용하여 예비 마스터 암호 해독
- 클라이언트가 세션 키로 암호화된 "완료" 메세지 전송
- 서버가 세션 키로 암호화된 "완료" 메세지 전송
- TLS HandShake 가 완료되고, 세션키를 이용해 통신 지속됨.브라우저를 통해 확인여기까지 모든 과정을 크롬 브라우저의 개발자 도구에서 아래와 같이 확인 가능하다.
HTTP 요청 전송이제 TCP/IP Connection 까지 잘 맺어지게 됬다. 우리는 서버에 요청을 전송하기 위해서 HTTP 평문을 서버로 전송한다. (HTTP Message Structure 까지 적으면 너무 길어질 것 같으니, 검색해서 보는걸 추천한다.)
HTTP 는 7 Layer 에서 이용되는 Protocol 중 하나로 자세한 명세는 아래 Mozila 를 읽어보면 좋다
https://developer.mozilla.org/ko/docs/Web/HTTP
GET /background.png HTTP/1.0 와 같이 Client 에서 Server 에 "HTTP/1.0 으로 통신하고, /bakground.png 데이터를 받기를 원해" 라고 요청한다.
HTTP 요청 처리
HTTP 요청은 여러 Hop 들을 지나 Server 에 들어오게 되고, 각 서버에서 요청을 처리하는 Logic 으로 처리된 뒤, HTTP 요청 폼을 통해 응답을 받게 된다.
받은 응답을 브라우저에서는 Content-Type 별로 처리하게 된다.
정리하며
최대한 OSI 7 Layer 와 엮어서 내용을 정리하려고 했다. 이 내용을 정리하면서 나도 다시, 우리가 사용하고 있는 주변 장치들이나, Infra Structure 에 대해서 다시 생각해보게 됬다.
Reference
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