웹 브라우저의 내부 탐험

1%의 네트워크 원리 (06) - 웹 브라우저가 메시지를 생성

HTTP 리퀘스트 메시지 작성
- 사용자가 브라우저에 URL 입력
- 브라우저가 URL 해석
- 리퀘스트 메시지 생성(HTTP 프로토콜)
웹 서버의 IP 주소를 DNS 서버에 조회
- OS에 의뢰해 웹 서버에 송신
- 상대의 IP 주소 필요
- URL 안의 웹 서버의 도메인명을 DNS 서버에 조회 - IP 주소 조사
전 세계의 DNS 서버가 연대
- DNS 서버가 IP 주소를 조사
- 전 세계의 수만 대의 DNS 서버들이 연대
프로토콜 스택에 메시지 송신을 의뢰
- 메시지를 웹 서버에 송신하도록 OS에 의뢰

01 HTTP 리퀘스트 메시지 작성

1 탐험 여행은 URL 입력부터 시작

URL(Uniform Resource Locator)

http:, file:, mailto:, ftp:, …

Protocol

통신 동작의 규칙을 정한 것
HTTP(HyperText Transfer Protocol)
FTP(File Transfer Protocol)

도메인명

www.cyber.co.kr
마침표로 구분하여 표현하는 이름

2 브라우저는 먼저 URL을 해독

URL의 요소

http: // 웹서버명 / 디렉토리명 / ... / 파일명

http://www.lab.cyber.co.kr/dir1/file1.html

http:: 프로토콜 - 데이터 출처에 엑세스하는 방법
//: 나중에 이어지는 문자열이 서버의 이름임을 나타냄
웹서버명
(이 아래는 생략 가능)
/
디렉토리명
/
파일명

3 파일명을 생략한 경우

대부분의 서버가 index.html 또는 default.htm이라는 파일명 설정

http://www.lab.cyber.co.kr/dir/
http://www.lab.cyber.co.kr/
http://www.lab.cyber.co.kr
http://www.lab.cyber.co.kr/whatisthis

루트 디렉토리(/) 아래 dir/ 디렉토리
루트 디렉토리(/)
루트 디렉토리가 생략됨
whatisthis라는 파일 혹은 디렉토리

4 HTTP의 기본 개념

HTTP

리퀘스트 메시지
- 무엇을: URI(Uniform Resource Identifier)
- 어떻게 해서: Method
  - GET, POST, HEAD, OPTIONS, PUT, DELETE, TRACE, CONNECT
  - GET은 많아야 수백 바이트 전송
응답 메시지
- …스테이터스
HTTP 버전: 1.0, 1.1

5 HTTP 리퀘스트 메시지 생성

브라우저는 URL을 해독
웹 서버, 파일명을 판단
이것을 바탕으로 HTTP 리퀘스트 메시지 생성

리퀘스트 메시지

리퀘스트 라인(1줄): 메서드 공백 URI 공백 HTTP버전
메시지 헤더 + 공백 1줄
메시지 본문

응답 메시지

스테이터스 라인(1줄): HTTP버전 공백 스테이터스코드 공백 응답문구
메시지 헤더 + 공백 1줄
메시지 본문(바이너리 데이터)

헤더의 종류

제너럴 헤더
리퀘스트 헤더
응답 헤더
엔티티 헤더

6 리퀘스트 메시지를 보내면 응답이 되돌아옴

한 개의 리퀘스트에 한 개의 응답

스테이터스 코드

1XX: 처리의 경과 상황 등을 통지
2XX: 정상 종료
3XX: 무언가 다른 조치 필요
4XX: 클라이언트측 오류
5XX: 서버측 오류

02 웹 서버의 IP 주소를 DNS 서버에 조회

1 IP 주소의 기본

브라우저

메시지를 네트워크에 송출하는 기술이 없음
HTTP 메시지를 OS에 의뢰해 웹 서버로 전송

라우터와 허브

라우터: 패킷을 중계하는 장치의 일종
허브: 패킷을 중계하는 장치의 일종 (리피터 허브, 스위칭 허브)

서브넷

작은 네트워크
허브에 몇 대의 PC가 접속된 것
서브넷은 서브넷으로 구성됨

- 라우터
  - 라우터
    - 허브
      - 클라이언트
      - 클라이언트
    - 서브넷
    - 서브넷
  - 서브넷
- 서브넷

IP 주소

32비트의 디지털 데이터
8비트 + 8비트 + 8비트 + 8비트 + 넷마스크
네트워크 번호(OO동) + 호스트 번호(OO번지)

넷마스크

1: 네트워크 번호
0: 호스트 번호
호스트 번호가 모두 0(0): 서브넷 자체
호스트 번호가 모두 1(255): 서브넷에 있는 기기 전체에 패킷을 보내는 브로드캐스트

10.11.12.13/255.255.255.0
10.11.12.13/24

위와 아래는 동일
24는 네트워크 번호의 비트 수를 의미

2 도메인명과 IP 주소를 구분해서 사용하는 이유

도메인명과 IP 주소

TCP/IP의 네트워크는 IP 주소로 통신 상대 지정
URL에 IP 주소를 써도 올바르게 작동
사람은 이름을 사용하고 라우터는 IP 주소를 사용
IP 주소는 총 32비트를 사용하지만 도메인명은 수십~255바이트를 사용

DNS(Domain Name System)

이름과 IP주소를 찾음

3 Socket 라이브러리가 IP 주소를 찾는 기능을 제공

DNS 클라이언트

DNS 리졸버 혹은 리졸버라 불림
Socket 라이브러리 내 존재
DNS 서버로 IP 주소를 조회

DNS 서버

해당 요청을 응답
네임 리졸루션

Socket 라이브러리

OS에 포함된 네트워크 기능을 애플리케이션에서 호출하기 위한 것들을 모아둠

4 리졸버를 이용해 DNS 서버 조회

<메모리 영역> = gethostbyname(도메인명);

5 리졸버 내부의 작동

네트워크 애플리케이션
- 이 경우 브라우저
리졸버
프로토콜 스택
LAN 어댑터
DNS 서버
- DNS 서버의 IP 주소는 TCP/IP 설정 항목으로 컴퓨터에 미리 설정됨

03 전세계의 DNS 서버가 연대

1 DNS 서버의 기본 동작

DNS 서버

클라이언트에서 조회 메시지 받고 응답 메시지 회답

조회 메시지: 이름, 클래스, 타입

이름
- 서버, 메일 배송 목적지 등
클래스
- 항상 인터넷을 나타내는 IN
- 인터넷 외 네트워크에서의 이용까지 고려했었음
- 지금은 인터넷 외의 네트워크는 소멸
타입
- 이름에 어떤 타입의 정보가 지원되는지 나타냄
- A: 이름에 IP 주소 지원됨(Address)
- MX: 이름에 메일 배송 목적지 지원됨
  - 메일 서버의 우선순위, 메일 서버의 이름, 메일 서버의 IP 주소
- PTR: IP 주소에서 이름 조사
- CNAME: 이름에 alias 붙이기
- NS: DNS 서버의 IP 주소 등록
- SOA: 도메인 자체의 속성 정보를 등록

www

최초에 웹의 구조를 만들 때 www라는 이름으로 웹 서버를 등록한 것들이 많았어서 관례가 됨

tone@cyber.co.kr

이름: cyber.co.kr
클래스: IN
타입: MX
응답 반환 예시: 10 mail.cyber.co.kr

메일 서버의 우선순위

메일 배송 목적지로 복수의 메일 서버가 등록되어 있을 때 어느 메일 서버를 우선 선택해야 하는지를 판단하기 위한 값
작은 값으로 등록된 메일 서버를 우선 선택

이러한 정보들은 등록정보가 DNS 서버의 설정파일 등에 입력됨

리소스 레코드: 테이블의 1행 정보

2 도메인의 계층

조회 메시지를 받은 DNS 서버에 정보가 등록되어 있지 않은 경우

정보를 분산시켜 다수의 DNS 서버에 등록
다수의 DNS 서버가 연대해 어디에 정보가 등록되어 있는지 찾아내는 구조

계층적 구조

www.lab.cyber.co.kr

오른쪽으로 갈수록 상위계층
왼쪽으로 갈수록 하위(sub) 도메인
점(.)이 계층을 구분
도메인을 하나의 부서로 볼 수 있음

3 담당 DNS 서버를 찾아 IP 주소를 가져옴

인터넷에는 DNS 서버가 수만 대

www.lab.glasscom.com.

최상위 도메인이 com
맨 뒤의 점(.)이 루트 도메인

최상위 도메인

com, kr 등

루트 도메인

도메인명이 없음
명시적으로 써야 한다면 맨 뒤에 점(.)을 찍음
루트 도메인의 DNS 서버를 인터넷에 존재하는 모든 DNS 서버에 전부 등록
루트 도메인의 DNS 주소에 할당된 IP 주소는 전세계 13개 밖에 없음
좀처럼 변경되지 않음
IP 주소는 13개이나 실제로는 다수의 서버 기계 존재

www.lab.glasscom.com

클라이언트
가장 가까운 DNS 서버
루트 도메인
com 도메인
glasscom 도메인
lab 도메인

순서

클라이언트 PC -> 가장 가까운 DNS 서버
가장 가까운 DNS 서버 -> 루트 도메인
가장 가까운 DNS 서버 <- 루트 도메인
가장 가까운 DNS 서버 -> com 도메인
가장 가까운 DNS 서버 <- com 도메인
가장 가까운 DNS 서버 -> glasscom 도메인
가장 가까운 DNS 서버 <- glasscom 도메인
가장 가까운 DNS 서버 -> lab 도메인
가장 가까운 DNS 서버 <- lab 도메인
클라이언트 PC <- 가장 가까운 DNS 서버
클라이언트 PC -> www 도메인
클라이언트 PC <- www 도메인

4 DNS 서버는 캐시 기능으로 빠르게 회답 가능

현실의 인터넷에서는 한 대의 DNS 서버의 복수의 도메인 정보 등록 가능

DNS 서버는 한번 검사한 이름을 캐시에 등록 가능

04 프로토콜 스택에 메시지 송신을 의뢰

1 데이터 송·수신 동작 개요

소켓

파이프 양 끝에 있는 데이터의 출입구
서버측에서 소켓 생성
소켓에 클라이언트가 파이프를 연결하기를 기다림
데이터를 전부 보내고나면 연결했던 파이프 분리
분리 순서는 규칙으로 결정됨

애플리케이션 -> Socket 라이브러리 -> 프로토콜 스택

소켓 작성
서버측 소켓에 파이프 접속
데이터 송·수신
파이프 분리, 소켓 말소

2 소켓의 작성 단계

socket()

<메모리 영역> = gethostbyname(도메인명); // DNS
<디스크립터> = socket(...); // 준비
connect(...); // 접속
write(...); // 송신
<수신 데이터 길이> = read(...); // 수신
close(...); // 연결 끊기

디스크립터

소켓 식별 역할
하나하나의 소켓에 할당한 번호같은 것
한 대의 컴퓨터에 브라우저의 2개 창을 열어 2개의 웹 서버에 동시에 액세스 등

3 파이프를 연결하는 접속 단계

connect()

IP 주소

네트워크에 존재하는 각 컴퓨터를 식별하기 위해 각각에 서로 다른 값을 할당한 것
각 기기가 아닌 기기에 장착된 각각의 네트워크용 하드웨어에 할당
복수의 네트워크 하드웨어를 장착한 기기에는 복수의 주소 할당
네트워크의 어느 컴퓨터까지 지정하기 때문에 IP 주소로는 소켓까지는 지정 불가

디스크립터

컴퓨터 한 대의 내부에서 소켓을 식별하기 위해 사용
소켓을 만들도록 의뢰한 애플리케이션측에 건넴
접속 상대에게 건네지 않음

포트 번호

접속 상대측에서 소켓을 식별하기 위해 사용
서버측의 포트 번호는 애플리케이션의 종류에 따라 미리 결정된 값을 사용한다는 규칙 존재
클라이언트측의 소켓의 포트 번호는 소켓을 만들 때 프로토콜 스택이 적당한 값을 골라 할당
이 값을 프로토콜 스택이 접속 동작을 실행할 때 서버측에 통지

4 메시지를 주고 받는 송·수신 단계

write(), read()

애플리케이션
- 메모리
- 송신 데이터(HTTP 리퀘스트 메시지)
- write()로 디스크립터, 송신 데이터 지정
프로토콜 스택
서버
프로토콜 스택
- 수신 버퍼
- 수신 데이터(응답 메시지)
- read()
애플리케이션

5 연결 끊기 단계에서 송·수신 단계 종료

close()

브라우저가 데이터 수신을 완료하면 송·수신 동작 끝

웹 서버측에서 close() 호출해 연결 끊음

클라이언트측에 전달되어 클라이언트의 소켓은 연결 끊기 단계로 진입
브라우저가 read()로 수신 동작 의뢰
read()는 수신 데이터 전달 대신 송·수신 동작 완료로 연결이 끊겼다는 사실을 통지
브라우저에서도 close() 호출해 연결 끊기 단계로 진입

메시지를 실제로 송·수신하는 것

프로토콜 스택
LAN 드라이버
LAN 어댑터

참고

성공과 실패를 결정하는 1%의 네트워크 원리

1%의 네트워크 원리 (06) - 웹 브라우저가 메시지를 생성

1%의 네트워크 원리 (06) - 웹 브라우저가 메시지를 생성

01 HTTP 리퀘스트 메시지 작성

1 탐험 여행은 URL 입력부터 시작

2 브라우저는 먼저 URL을 해독

3 파일명을 생략한 경우

4 HTTP의 기본 개념

5 HTTP 리퀘스트 메시지 생성

6 리퀘스트 메시지를 보내면 응답이 되돌아옴

02 웹 서버의 IP 주소를 DNS 서버에 조회

1 IP 주소의 기본

2 도메인명과 IP 주소를 구분해서 사용하는 이유

3 Socket 라이브러리가 IP 주소를 찾는 기능을 제공

4 리졸버를 이용해 DNS 서버 조회

5 리졸버 내부의 작동

03 전세계의 DNS 서버가 연대

1 DNS 서버의 기본 동작

2 도메인의 계층

3 담당 DNS 서버를 찾아 IP 주소를 가져옴

4 DNS 서버는 캐시 기능으로 빠르게 회답 가능

04 프로토콜 스택에 메시지 송신을 의뢰

1 데이터 송·수신 동작 개요

2 소켓의 작성 단계

3 파이프를 연결하는 접속 단계

4 메시지를 주고 받는 송·수신 단계

5 연결 끊기 단계에서 송·수신 단계 종료

참고

Further Reading

1%의 네트워크 원리 (03) - 웹 브라우저가 메시지를 생성 2

1%의 네트워크 원리 (04) - 웹 브라우저가 메시지를 생성 3

1%의 네트워크 원리 (05) - 웹 브라우저가 메시지를 생성 4