CSAPP › 소켓에 대해 두 번째(Week7_Day4)

오늘은 어제에 이어서 시작한다.

실제 시스템이 동작 하는 관점에서의 정의

앞서 CSAPP 책에서도 봤었지만, 어플리케이션이 시스템의 기능을 함부로 써서는 안된다.
대신 인터페이스를 통해서 시스템 기능을 사용할 수 있도록 만들어 주어야 한다.

소켓

어플리케이션이 네트워크 기능을 사용할 수 있도록 시스템이 제공하는 프로그래밍 인터페이스를 바로 소켓이라고 한다.
즉 어플리케이션은 Socket을 통해서 데이터를 주고 받는다.

이 때, 프로그래밍 인터페이스라고 표현한 이유는 개발자는 socket programming을 통해 네트워크 상의 다른 프로세스와 데이터를 주고 받을 수 있도록 구현하기 때문이다.

대부분의 시스템은 socket의 형태로 네트워크 기능을 제공한다. 허나 보통 socket을 직접 조작해서 통신 기능을 구현할 일은 적다.

application layer의 프로토콜은 보통 라이브러리, 모듈 형태로 해당기능이 제공되는데 뜯어보면 소켓을 활용하여 프로토콜을 구현했음을 알 수 있다.

Port(number)

Port(number)는 socket을 식별하기 위해 부여되는 숫자이다.

Socket의 정의

(protocol, IP address, port number)로 정의가 된다.

읭?? 똑같잖아! 그럼 표준에서의 정의와 뭐가 다른데! 라는 생각이 들었었지만, 중요한 점을 놓쳤다.
표준에서는 저 세 요소로 유니크(유일)하게 소켓을 식별할 수 있다고 했지만, 여기선 그러지 않았다.

TCP에서는 유니크하지 않고, UDP에서는 유니크하다.

다음 그림과 함께 이유를 정리해보겠다.

TCP에서의 Socket

표준에서와 다르게 실제로 TCP를 구현할 때에는 서버 쪽에 Listening socket이 존재한다.
이름 그대로 클라이언트에서 요청이 오면 받을 수 있도록 대기하고 있는 소켓이다. 이 소켓 또한 본인의 IP주소와 port number을 가지고 있다.
표준에서는 connection을 만들 때, 3-way-handshake를 통해 해당 소켓과 연결하여 connection이 생겼지만, 실제로는 Listening socket은 connection이 성립 될 때 같은 IP주소와 port number을 가지는 새로운 소켓을 만들어 연결을 완료하게 된다.

그렇기 때문에 TCP에서는 IP주소와 port number만으로는 유니크하게 식별할 수가 없다.(protocol은 TCP로 고정이니까)

그럼 어떻게 누가 요청을 했고 누구한테 요청을 해야할 지 구분을 할까??

(src IP Address, src Port number, dest IP Address, dest Port number)의 쌍으로 구분을 한다.
요청을 보낼 때, 헤더에 저 정보를 담아서 보내게 되면, 비록 목적지에는 동일한 IP 주소와 port number을 가지는 소켓이 복수 있더라도 src의 정보까지 비교를 통해 누가 보냈고 어디서 받아야 할 지를 구분할 수 있는 것이다.

그렇다면 서버는 저렇게 되는 걸 알겠고, 클라이언트에서는 이런 일이 없을까?

클라이언트에서도 일정 조건을 만족한다면 해당 경우(복수의 소켓이 같은 IP주소와 port nubmer을 가지는 일)가 발생할 수 있다.

어제 공부했듯이, port number의 수는 유한하다. 가용한 port number을 모두 사용하고 나서도 더 필요하게 되면, 이미 사용한 port number을 배정하게 된다. 그럼 같은 IP 주소와 port number을 가지는 소켓이 복수 클라이언트에 생기게 되는 것이다.

그럼 서버에서는 어떤 소켓에 요청한 데이터(서비스)를 제공해야할 지 어떻게 구분할까?

마찬가지다! 보내는 IP 주소와 port number, 받는 IP주소와 port number을 헤더에 담아서 각 쌍을 비교하여 유니크하게 소켓을 식별한다.

그렇기 때문에 결론적으로 실제로 구현을 했을 때, 표준의 정의와 다르게 IP 주소와, port number만으로는 유니크하게 소켓을 구별할 수 없다는 뜻이다.

UDP에서의 Socket

UDP에서는 IP주소와 port number만으로 유니크 하게 소켓을 구분할 수 있다고 했다. 지금부터 그 이유를 알아보자.

UDP가 무엇인지에 대해 다시 생각해보면 이해가 쉽다.
신뢰할 수 없는 IP의 위에서 작동하며 신뢰할 수 있는 프로토콜을 만들기 위해 Connection이라는 개념이 등장했고, TCP는 connection을 기반으로 안정적인 데이터 송수신을 가능케 하지만, UDP는 거의 IP 그대로 동작을 하기 때문에 신뢰할 수 없는 통신이다.

그렇기에 UDP는 하나의 소켓에서 목적지 소켓을 정해서 데이터를 쏠 뿐이고, 받는 소켓에서도 아 이건 누가보낸거구나 만 판단하고 데이터가 유실되던 순서가 바뀌던 신경쓰지 않는다.

Port(number)의 추가정보

Port(number)의 범위

16비트로 이루어진 숫자(0 ~ 65535) 중

• 0 ~ 1023 : Well-known ports, system ports
  ex) HTTP(80), HTTPS(443), DNS(53)

• 1024 ~ 49151 : Registered ports(IANA에 등록 된 번호)
  ex) My SQL DB(3306), Apache tomcat server(8080)

  IANA(Internet Assigned Numbers Authority) : 인터넷 할당 번호 관리 기관

• 49152 ~ 65535 : Dynamic ports(등록 안 된 번호, 임시로 혹은 자동 할당 될 때 사용)

한눈에 보는 총 정리

출처 : 쉬운코드