[CS면접 및 자바 면접 준비] Network

OSI 7 LAYERS란?

➕ 네트워크 통신이 일어나는 과정을 7단계로 나눈것 ISO(국제표준화기구, International Organization for Standardization)에서 네트워크 간의 호환을 위해 표준 네트워크 모델을 만듬

작동 원리

1. OSI 7계층은 응용, 표현, 세션, 전송, 네트워크, 데이터링크, 물리계층으로 나뉨
2. 전송 시 7 계층에서 1계층으로 각각의 층마다 인식할 수 있는 헤더를 붙임(캡슐화)
3. 수신 시 1계층에서 7계층으로 헤더를 떼어냄(디캡슐화)
4. 출발지에서 데이터가 전송될 때 헤더가 추가되는데 2계층에서만 오류제어를 위해 꼬리부분에 추가됨
5. 물리계층에서 1,0의 신호가 되어 전송매체(동축케이블, 광섬유 등)을 통해 전송

[1계층] 물리 계층(Physical Layer)

➕

• 최하위 계층
• 주로 전기, 기계, 기능적 특성을 이용해 데이터 전송
• **0/1의 비트열**, 즉 On Off 전기 신호로 상태가 이루어짐
• 데이터 전달의 역할을 할 뿐이라 오류 제어 기능 없음
• 장비로는 케이블, 리피터, 허브가 있다.

[2계층] 데이터링크 계층(Data-Link Layer)

➕

• 물리적 연결을 통하여 네트워크 상 주변 장치 간의 신뢰성있는 정보 전송
• 물리 계층을 통해 송수신되는 정보의 오류와 흐름을 관리하여 안전한 정보 전달 수행
• 두 장치 간의 신뢰성 있는 정보 전송을 보장하기 위한 계층
• MAC 주소(Mac Address)를 통해서 통신
• CRC기반의 오류 제어와 흐름제어
• 데이터 링크 계층에서 데이터 단위는 **프레임(Frame)**
• 장비로는 브리지, 스위치가 있음

CRC란?

➕

• 순환 중복검사(Cyclic Redundancy Checking)이라는 의미
• 잘 정의된 수학적 구조를 갖고 부호화에 용이, 매우 효율적인 복호화 기능
• 에러 검출 능력이 우수하다
• 대부분 네트워크 등을 통한 데이터를 주고 받을 때 전달된 데이터에 오류가 있는지 검사하기 위한 값을 결정
• 데이터를 전송하기 전에 데이터 값에 따라 CRC값을 계산하여 마지막 부분에 붙여서 전송
• 전달 받으면 해당 데이터의 길이만큼 CRC를 계산

주소 할당 이란?

➕ 물리 계층으로부터 받은 신호들이 네트워크 상의 장치에 올바르게 안착 가능

오류 감지란?

➕ 신호가 전달되는 동안 오류가 포함되는지 감지 오류가 있다면 해당 데이터를 폐기

[3계층] 네트워크 계층(Network Layer)

➕

• 중계 노드를 통하여 전송하는 경우 어떻게 경로를 찾아 줄것인가를 규정
• 라우팅 기능을 맡고 있는 계층으로 목적지까지 가장 안전하고 빠르게 데이터를 보내는 기능(QoS)을 가지고 있음(최적의 경로를 설정가능)
• 컴퓨터에게 데이터를 전송할지 주소를 갖고 있어서 통신가능(=우리가 자주 듣는 IP 주소가 바로 네트워크 계층 헤더에 속함)
• 네트워크 계층에서 데이터 단위는 **패킷(Packet)**
• 라우팅, 흐름 제어, 세그멘테이션, 오류 제어, 인터네트워킹 수행
• 장비로는 라우터, L3 스위치가 있음
• 논리적인 주소 구조(네트워크 관리자가 직접 주소 할당), 계층적

IP란?

➕

• 데이터 세그먼트를 패킷으로 만들어 전송하는 역할
• 패킷을 분할/병합하고, 라우터간의 패킷을 전송할 때 100% 도착하는 것을 보장할 수 없다.
• 비신뢰성과 비연결형이 특징

ICMP란?

➕

• 메세지에 대한 오류보고와 이에 대한 피드백을 원래 호스트에게 보고하는 역할
• ICMP 제어 메시지는 IP패킷의 형태로 전달되고, PING명령이 사용하는 프로토콜

ARP란?

➕

• 동적으로 특정 프로토콜에 의해서 필요할때마다 목적지 호스트의 하드웨어 주소를 찾는 역할

[4계층] 전송 계층(Transportation Layer)

➕

• 종단 간 신뢰성 있고 정확한 데이터 전송을 담당
• 송신자와 수신자 간의 신뢰성있고 효율적인 데이터를 전송하기 위하여 오류검출 및 복구, 흐름제어와 중복검사 등을 수행
• 데이터 전송을 위해서 Port 번호를 사용함.(대표적인 프로토콜로 TCP와 UDP가 있음)
• 전송 계층에서 데이터 단위는 **세그먼트(Segment)**
• 유효성을 제어하고, 일부 프로토콜은 상태 개념이 있고, 연결 기반이다.
  전송 계층이 패킷들의 전송이 유효한지 확인하고 전송 실패한 패킷들을 다시 전송한다는 뜻
• 종단 간(end-to-end)통신을 다루는 최하위 계층

TCP란?

➕

• 패킷을 전송할 두 지점을 네트워크 상에 있는 최단경로로 찾아서 1:1로 직접 연결할 패킷을 주고 받는다.
• 전송과 오류 수정에 있어 신뢰도가 높다.
• 직접 두 지점을 제어하기 때문에 다른 프로토콜에 비해 상대적으로 많은 전송시간이 필요
• 사용자 데이터전송, 대용량 전송에 이용

TCP/IP란?

➕

• 의도된 목적지에 닿을 수 있도록 보장해주는 통신 규약
• 클라이언트와 서버는 각각 IP 주소를 가지고 지정한 IP 주소에 패킷을 전송하지만 문제점이 발생한다.
  • 클라이언트에서는 대상 서버가 패킷을 받을 수 있는 상태인지 확인할 수 없음
  • 인터넷 망 내 노드에 문제가 생기는 경우 패킷이 안전하게 도달하지 못하거나 전송 순서가 바뀔 수 있다(비신뢰성)
• 이런 문제를 해결해주는 것이 TCP프로토콜

3-way Handshaking에 대해 설명해보세요

➕

• TCP는 장치들 사이에 논리적인 접속을 성립하기 위해 3-way Handshake를 사용한다.
• TCP/IP 프로토콜을 사용해서 통신을 하는 응용프로그램이 전송하기 전에 먼저 정확한 전송을 보장하기 위해 상대방 컴퓨터와 사전에 세션을 수립하는 과정
• SYN(Synchronized sequence numbers)와 ACK(acknowledgment)를 사용한다.
• Client > Server : TCP SYNServer > Client : TCP SYN ACK Client > Server : TCP ACK
• 양쪽 모두 상대편에 대한 초기 순차일련번호를 얻을 수 있도록 한다

- A클라이언트는 B서버에 SYN패킷을 보낸다. 이때 A클라이언트는 SYN을 보내고 SYN/ACK 응답을 기다리는 SYN_SENT상태
- B서버는 SYN요청을 받고 A클라이언트에게 요청을 수락한다는 ACK,SYN flag가 설정된 패킷을 발송하고 A가 다시 ACK로 응답하기를 기다린다. B서버는 SYN_Recived가 된다.
- A클라이언트는 B서버에게 ACK를 보내고 이후로부터는 연결이 이루어지고 데이터가 오가게된다. 이때 B서버의 상태가 Established이다.

4-Way HandShaking이란?

➕

• 세션을 종료하기 위해 수행되는 절차

• 클라이언트가 종료하겠다는 FIN flag를 전송
• 서버는 일단 확인메세지를 보내고 자신의 통신이 끝날때까지 기다리겠다는 Time_Wait상태가된다.
• 서버가 통신이 끝났으면 연결이 종료되었다고 클라이언트에게 FIN flag를 전송한다.
• 클라이언트는 ACK를 보낸다.

만약 Server에서 FIN 전송하기 전 전송한 패킷이 Routing지연이나 패킷 유실로 인한 재전송 등으로 인한 FIN패킷보다 늦게 도착하는 상황이 발생한다면?

➕ Client에서 세션을 종료시킨 후 뒤늦게 도착하는 패킷이 있다면 이 패킷은 Drop되고 데이터는 유실될 것입니다. 이러한 현상에 대비하여 Client는 Server로부터 FIN을 수신하더라도 일정시간(디폴트 240초) 동안 세션을 남겨놓고 잉여 패킷을 기다리는 과정을 거치게 되는데 이 과정을 "`**TIME_WAIT**`" 라고 합니다.

[5계층] 세션 계층(Session Layer)

➕

• 통신 장치 간 상호작용 및 동기화를 제공
• 양 끝단의 응용 프로세스가 통신을 관리하는 방법을 제공
• 통신 연결이 손실되는 경우 연결 복구 시도가 가능하며 연결 시도중 장시간 연결이 되지 않았다면 세션 계층의 프로토콜이 연결을 닫고 다시 연결을 시도한다.
  • TCP/IP 세션의 연결 확립/중단/해제, 세션 메시지 전송 기능 수행
  • 포트번호를 기반으로 연결
• 데이터 단위는 메세지(Message)
• 대표적 프로토콜 : **SSH**, TLS
• 전이중 통신, 반이중 통신, 명령 중 하나를 제공하여 교환 메시지 스트림 내에 동기화 지점을 제동한다.
• 토큰을 보유하여 두 응용 프로세스의 대화를 관리한다.
  토큰은 데이터, 해제, 동기 토큰이 있다.
• 세션 규칙 처리 기능에 추가하여 효율적인 데이터 전송과 서비스 크랠스, 상위 및 세션 계층에서 발생하는 문제에 대한 예외 보고 기능 수행

SSH

➕

SSH는 패킷을 암호화를 하여 전송하기 때문에 원격 관리에서 보안적인 측면에서 도움을 줄 수 있는 프로그램

반면에, 텔넷은 패킷을 전송할 때, 암호화 되지 않는 Plain Text로 전달을 하기 때문에 Sniffer를 이용하여 가로챌 수 있는 보안의 위험 존재

그렇기 때문에 SSH를 사용하면 강력한 인증방법과 안전하지 못한 네트워크에서 안전하게 통신할 수 있는 기능을 제공. 또한, 사용 방법이 쉬움

동기화 기능

➕

• **전이중 통신(Full Duplex)**
  • 두 대의 단말기가 데이터 송수신을 하기 위해 각각 독립된 회선을 사용하는 통신 방식
  • 대표적으로 전화망, 고속데이터 통신을 들 수 있다.
• 반이중 통신(Half Duplex)
  • 한쪽이 송신하는 동안 다른 쪽에서 수신하는 통신 방식으로, 전송 방향을 교체한다.
  • 데이터 토큰을 사용한다.
  • 토큰을 가진 사용자만이 데이터를 전달할 수 있으며 토큰을 가진 사용자가 데이터를 모두 전달 후 상대방에게 넘겨준다.
  • 마스터 슬레이브 방식의 센서 네트워크가 대표적

[6계층] 표현 계층(Presentation Layer)

➕

• 응용 프로그램이나 네트워크를 위해 데이터를 표현하는 것
• 발신지 시스템의 응용 계층이 내보낸 정보를 목적지 시스템의 응용 계층이 읽을 수 있도록 수행
• 서로 다른 형식의 데이터를 반환
•  
• 표현 계층은 세 가지의 기능을 갖고 있습니다.
  1. 송신자에서 온 데이터를 해석하기 위한 응용계층 데이터 부호화, 변화
  2. 수신자에서 데이터의 압축을 풀수 있는 방식으로 된 데이터 압축
  3. 데이터의 암호화와 복호화(MIME 인코딩이나 암호화 등의 동작이 표현계층에서 이루어짐. EBCDIC(확장 이진화 십진법 교환 부호)로 인코딩된 파일을 ASCII 로 인코딩된 파일로 바꿔주는 것이 한가지 예)
• 그래픽 표준 : PICT, TIFF, JPEG
• 음성 및 영상 정보 표현에 대한 표준 : MIDI, MPEG
• 

• MIME
• ➕

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[7계층] 응용 계층(Application Layer)

➕

• 사용자와 가장 밀접한 계층으로 사용자 어플리케이션으로 네트워크 서비스 제공
• WWW상의 하이퍼텍스트 형태의 문서 뿐만 아니라 이미지, 비디오, 음성 대부분의 모든 형식의 데이터 전송 가능
• 목적에 따른 프로토콜이 준비되어 있다.
  • 웹사이트 열람 서비스 (브라우저) : HTTP
  • 파일 전송 서비스 (FTP 클라이언트) : FTP
  • 메일 전송 서비스 (메일 클라이언트) : SMTP

• 응용 프로세스 간의 정보 교환을 담당
• ex) 전자메일, 인터넷, 동영상 플레이어 등

쉽게 이름 외우는 법

➕ Application - 앞 or 아

Presentaion - 페 or 파

Session - 서

Transport - 터 or 티

Network - 니 or 내

Data-Link - 뒤에서 or 다

Physical - 피가 나더라 or 피났다

주요 포트와 서비스

질문모음

1. https://www.google.com/을 접속했을때 일어나는 일에 대해 설명해주세요

➕

가장 먼저 도메인 주소를 DNS(Domain Name System) 서버에 요청하여 URL을 IP주소로 변환합니다.

1. IP주소를 바탕으로 접속하고자하는 서버로 요청을 보내게 됩니다.
2. IP주소가 어떻게 가야할지 경로를 알 수 없으므로 네트워크 장비인 라우터의 라우팅을 통해 어떤 경로를 통해 가야할지 경로를 지정해줍니다.
3. 실질적인 통신을 하기 위해서 ARP를 통해 논리 주소인 IP주소를 물리 주소인 MAC 주소로 변환합니다.
4. 이제 서버와 통신하기 위해 TCP 소켓 연결을 진행합니다. (3-way handshake)
5. 연결이 되었으니, 서버에서 해당 요청이 유효한지 또는 수락할 수 있는지 검사 후 요청에 대한 응답을 전달합니다.
6. 응답을 해석하여 브라우저에 나타냅니다. (서버에서 HTML, CSS, Javascript 등으로 응답)

2. TCP와 UDP의 차이점은?

➕

• TCP를 연결 지향 프로토콜이고 UDP는 데이터를 데이터그램단위로 처리하는 프로토콜입니다.
• TCP는 오류 제어, 흐름 제어 등의 신뢰성을 보장하기 위해 3-way handshaking의 과정을 사용합니다. 그러다보니 UDP보다 속도가 느린편입니다. 그러므로 파일 전송과 같이 연속성보다 신뢰성 있는 전송이 중요한 곳에 사용됩니다.
• UDP는 신뢰성을 보장하지 않고 비연결형 서비스이기 때문에 TCP보다 속도가 빠릅니다. 즉, 신뢰성보다는 연속성이 중요한 스트리밍 을 사용하는 곳에서 자주 사용됩니다.

3. TCP 3,4 way HandShake에 대해 설명해주세요

➕

3-way handshake는 TCP 접속, 4-way handshake는 TCP의 접속 해제 과정입니다.

즉, 3-way handshake는 클라이언트가 서버에 요청을 전송할 수 있는지, 서버는 클라이언트에게 응답을 전송할 수 있는지 확인하는 과정입니다. ( SYN[C to S] -> SYN+ACK[S to C] -> ACK[C to S])

4-way handshake는 클라이언트가 서버에게 연결해제를 통지하고 서버가 이를 확인하고 클라이언트에게 이를 받았음을 전송하면서 접속을 해제하는 과정입니다.

4. HTTP와 HTTPS의 차이점은?

➕ HTTP와 HTTPS의 차이점은 데이터 **암호화**입니다. HTTP는 따로 암호화 과정을 거치지 않기 때문에 중간에 패킷을 가로채서 데이터를 확인 및 수정할 수 있습니다. 이를 보안적 측면에서 보완하기 위해 나온 것이 HTTPS입니다. 중간에 암호화 계층을 거쳐 패킷을 암호화하여 HTTP의 문제점을 개선했습니다.

5. GET과 POST의 차이점은?

➕ GET은 서버에 존재하는 정보를 요청하는 것이고 POST는 서버에 정보 생성을 요청하는 것입니다. 일반적으로 GET은 Request Body를 사용하지 않고, URI 파라미터 또는 request parameter를 활용해서 사용하고 있습니다. 그리고 POST의 경우에는 생성하고자 하는 정보를 Request Body에 담아 전송합니다.

6. HTTP메서드와 이것이 하는 역할

➕

GET, POST, DELETE, PUT, PATCH가 대표적인 HTTP 메서드입니다.

GET은 서버에 존재하는 데이터를 요청하는 것입니다.

POST는 서버에 데이터 생성을 요청하는 것입니다.

PUT/PATCH는 서버에 데이터 수정을 요청하는 것입니다. PUT은 데이터 전체를 수정하고자할 때 사용하고 PATCH는 데이터 일부를 업데이트할 때 사용합니다.

DELETE는 서버에 데이터 삭제를 요청하는 것입니다.

7. Restful의 의미는?

➕

HTTP URI를 통해 자원을 표시하고 HTTP Method를 통해 자원에 대한 처리를 표현하는 것입니다.

RESTful하게 설계된 API의 특징은 클라이언트가 읽고 URI에 이런 자원이 있겠다 그리고 어떤 요청이 필요하겠다라는 것을 이해할 수 있다는 것입니다.

※ 참고

URI(Uniform Resource Identifier): URL를 포함한 개념으로 자원을 식별한다.

URL(Uniform Resource Locator): 자원이 어디에 있는지 알려주기 위한 규약이다.

ex)

http://kingmj.com 은 URL이자 URI이다.

http://kingmj.com/page=1 과같이 query 파라미터를 활용한 경우에는 URI이다. (자원을 식별하는 유일한 주소이므로)

8. CORS란?

➕

서로 다른 도메인간에 자원을 공유하는 것을 뜻합니다. 대부분 브라우저에서는 SOP 정책을 준수하기 때문에 때문에 이를 기본적으로 차단합니다.

자바에서는 @OriginCross 또는 WebMVCconfiguer 을 상속받아 해결할 수 있습니다.

8-1. CORS Error 발생이유

➕

SOP(Same-Origin Policy) 정책을 지키지 않았기 때문이다.

SOP: 같은 출처(도메인, 프로토콜 등)의 리소스만 공유할 수 있다는 동일 출처 정책

9. REST API통신의 프로토콜과 OSI 7 계층 중 어디에 속하는지 설명해주세요.

➕ HTTP 프로토콜을 사용하며 OSI의 응용 계층에 속합니다.

10. OSI 7계층과 TCP/IP 4계층에 대해 설명해주세요.

➕ OSI 7계층은 네트워크에서 통신이 일어나는 과정을 7단계로 나눈것으로 과정을 단계별로 파악할 수 있기 때문에 문제 발생 시 빠르게 해결이 가능합니다. 7계층은 물리 계층(리피터, 허브) -> 데이터 링크계층(MAC, Ethernet) -> 네트워크 계층(IP, ARP) -> 전송 계층(TCP, UDP) -> 세션 계층(NetBIOS, SSH) -> 표현 계층 (JPEG, ASCII)-> 응용 계층(HTTP, FTP, SMTP, POP3, Telnet ...)으로 구성되어 있습니다.

TCP/IP는 TCP/IP 프로토콜 통신 과정에 초점을 두어 OSI 7계층을 단순화 시킨 계층입니다. 4계층은 네트워크 액세스 계층(Ethernet, WIFI) -> 인터넷 계층(IP, ARP) -> 전송 계층(TCP, UDP) -> 응용 계층(HTTP ..)

11. HTTP 2.0과 1.1의 차이는?

➕

http 1.1의 경우 기본적으로 연결 당 하나의 요청을 처리하도록 설계되었습니다. 그래서 동시 전송이 불가능하고 요청과 응답이 순차적으로 이루어지고 있습니다.

http 2.0의 경우 멀티플렉스 스트림 방식으로 한 커넥션으로 동시에 여러 개의 메세지를 주고 받을 수 있고 응답은 순서에 상관없이 스트림으로 주고받습니다.

12. 쿠키와세션, 캐시의 차이점은?

➕

쿠키는 웹사이트 접속 시 사용자의 브라우저에 저장되는 작은 텍스트 파일입니다. 그러므로 누구나 쿠키 값을 쉽게 확인 가능하므로 보안성이 낮습니다.

세션은 클라이언트가 아니라 서버에 저장하는 쿠기입니다. 쿠키의 보안성 을 개선한 방식입니다.

캐시는 리소스 파일들의 임시 저장소로 동일한 주소에 연속으로 request를 보내면 이전에 사용했던 결과를 로컬PC의에 임시 저장하여 다음번 호출할 때는 이것을 불러오는 것입니다.

13. 유니캐스트, 멀티캐스트, 브로드캐스트의 차이점은?

➕

유니캐스트는 1대1 통신으로 송신자와 수신자의 MAC 주소를 알고 있을 때 전달하는 방식입니다.

브로트캐스트는 같은 네트워크에 있는 모든 장비에게 보내는 통신입니다. 수신자가 특정하지 않을 때 사용할 수 있습니다.

멀티케스트는 1대다 통신으로 한번의 송신으로 여러 컴퓨터에 전송하는 방식입니다.

14. 폴링, 스프리밍, 소켓의 차이

➕

폴링은 클라이언트가 지속적으로 request를 보내어 서버가 데이터를 보내는 방식입니다. 구현이 쉽지만 서버의 오버헤드 발생 가능성이 높습니다.

스트리밍 방식은 클라이언트가 request를 보내면 연결을 하고 계속해서 서버가 데이터를 보내는 방식입니다.

소켓은 클라이언트와 서버가 양방향 통신하는 방식으로 실시간 통신이 가능합니다.

15. TCP/IP란 무엇인가요?

➕

TCP/IP란 데이터가 의도된 목적지에 닿을 수 있도록 보장해주는 통신 규약을 말합니다. TCP와 IP 두 가지의 프로토콜로 이루어져 있습니다.

클라이언트와 서버는 각각 IP 주소를 가지고 지정한 IP 주소에 패킷을 전송합니다. 그러나 IP 프로토콜에는 몇 가지 한계가 있습니다. 먼저 클라이언트에서는 대상 서버가 패킷을 받을 수 있는 상태인지 확인할 수 없습니다. 따라서 받을 대상이 없거나 서비스가 불가능해도(연결이 되지 않은 상태) 패킷을 전송합니다. 또한, 인터넷 망 내 노드에 문제가 생기는 경우 패킷이 안전하게 도달하지 못하거나 전송 순서가 바뀔 수 있습니다(비신뢰성). 이런 문제를 해결해주는 것이 TCP 프로토콜입니다.