[컴퓨터네트워크] CH2. Application Layer (#1)

Network Application

1. network application
   • email, web, text messaging, remote login, P2P file sharing, multi-user network games, streaming stored video, voice over IP, real-time video conferencing, social networking, search etc...
2. Creating a Network Application
   • 서로 다른 end systems 에서 작동하고 network를 통해 통신하는 프로그램
   • network-core devices 에서는 필요 없음. 걔네는 user application 실행 안함.

 

Client-server paradigm

1. Application Architecture : P2P

1. 상시 접속 가능한 서버가 없이 임의의 end systems이 직접 소통한다.
2. Peer가 다른 Peer에게 서비스를 요청하고, 또 서비스를 제공한다.
   • Self Scalabiity (자체 확장성) : 새로운 peer는 새로운 서비스 demands와 capacity를 동시에 가져온다.
3. peer는 간헐적으로(intermittently) 연결되고 IP 주소가 계속 바뀐다.
   • 따라서 관리가 굉장히 복잡하다.

  

 

2. Application Architecture : Client-Server

 

• Server
  1. 항상 작동하고 있는 호스트임
  2. IP 주소가 변하지 않고 영구적임
  3. 확장(scaling)을 위한 data centers가 있음
• Client
  1. 서버와 통신하는 주체
  2. 간헐적으로 연결될 수 있다.
  3. 동적인(dynamic) IP 주소를 가질 수 있다.
  4. client끼리 서로 직접 연결해서 직접 소통하지 않는다.

 

Process and addressing

1. Process as a Communication Unit

Process : 호스트 내에서 실행되는 프로그램

프로그램을 실행시켜 출력하는 과정이 프로세스

• Client Process : 통신을 시작하는 process
• Server Process : 연결을 기다리는 process
• P2P 구조의 application은 client 와 server process를 둘 다 가지고 있다.

 

 

2. Process and Socket

• process는 그것의 socket을 통해 메시지를 주고 받는다.
• socket은 하나의 문과 같은 것!!! application층과 transport를 연결해주는 interface 이다.

 

 

3. Addressing for Communications

1. 메시지를 받으려면 프로세스를 서로 구분할 수 있는 identifier를 가지고 있어야 한다.
   • 그래서 host device는 유일한 32-bit의 IP address를 갖는다.
2. 근데 이 IP 주소로는 이 패킷이 어느 프로세스로 가야 하는지 충분하지 않다!
   • 그래서 port number가 할당된다
3. 프로세스는 통신을 위해 IP Address와 Port number가 둘 다 필요하다.
   • HTTP server는 port #80을 쓰고 mail server는 port #25를 쓴다.
   • www.korea.ac.kr로 HTTP 메시지를 보내려면
     IP Address : 163.152.6.10
     port number : 80
     으로 보내야 함

 

Application-layer protocol

1. Composition elements

1. Types of messages exchanged
   • 교환하는 메시지의 타입
   • ex. request, response
2. Message syntax
   • 메시지에 어떤 fields가 있는지, 이 fields가 어떻게 기술되는지(delineated)
3. Message semantics(의미)
   • fields에 담긴 정보의 뜻
4. Rules
   • process가 언제 어떻게 메시지를 보내고 응답하는지

 

• Open protocols ; 오픈 프로토콜
  • Defined in RFCs (Request For Comments)
  • Allows for interoperability : 상호운용성 허용
    • 상호 운용성 : 하나의 시스템이 동일 또는 다른 기종의 다른 시스템과 아무 제약 없이 서로 호환되어 사용할 수 있는 성질
  • ex. HTTP, SMTP
• Proprietary protocols ; 독점 프로토콜
  • ex. Skype

 

 

2. Transport service

• Apps은 서로 다른 types의 transport service를 사용한다!

1. Data integrity ; 데이터의 무결성
   • 어떤 앱은 100% 신뢰 가능한 data transfer 보장해야 함 (ex. file transfer, web transactions)
   • 어떤 앱은 어느 정도의 손실 loss는 용인 가능하다(tolerate). (ex. audio)
2. Timing
   • 어떤 앱은 "effective" 해야 해서 아주 작은 delay를 필요로 한다. (ex. internet telephone, interactive games)
3. Throughput
   • 어떤 앱은 "effective" 해야 해서 최소한의 throughput을 요구한다. (ex. multimedia)
   • 어떤 앱은 그들이 얼마를 받던 모든 throughput을 사용할 수 있다. (elastic apps)

 

3. Internet Transport Protocols

- TCP service

1. Reliable transport : 신뢰할 수 있는 전송, 안전한 전송 보장
2. Flow Control : 흐름 제어, sender는 receiver를 초과하지 않는다. sender <= receiver
3. Congestion Control : 혼잡 제어, network가 overloaded, 과부하됐을 때 sender를 조절하는 것
4. 제공하지 않는 것 : timing, minimum throughput guarantee, secuity
5. Connection-oriented : client와 server process 간의 setup(설정)이 필요함

- UDP service

1. Unreliable data transfer : 신뢰성 X
2. 제공하지 않는 것 : reliability, flow control, congestion control, timing, throughput guarantee, security, connection setup
3. TCP에 비해 간단하고 조건이 적음.

 

Web and HTTP

0. History

1. URI, URL, URN

1. Uniform Resource Identifier (URI)
   • resource의 위치나 값과 독립적인 resource를 나타낸다
   • request method를 수락하는 "black box"를 가리키는 pointer 같은 것!

2. Formatted string
   • 서버와 통신하기 위한 protocol (ex. http)
   • 서버 이름 (ex. www.foo.com)
   • recourse의 이름 (ex. coolpic.gif)
3. Name(URN), Locatior(URL), Identifier(URI)
   • URI : 책의 내용을 대표하는 identifier
   • URL : 책의 위치
   • URN : 책에서 ISBN number처럼 globally unique한 name

2. HTTP overview

HTTP (HyperText Transfer Protocol)

 

• 웹은 application-layer의 protocol임
• Client/server model
  • client : HTTP protocol을 사용해서 웹 object를 requests, receives하고 display 하는 브라우저
  • server : 웹 서버는 HTTP protocol을 사용해서 request에 응답하는 objects를 전송한다.

 

Uses TCP

1. client가 소켓을 생성해서 서버에 대한 TCP connection을 시작한다. (port 80)
2. 서버가 client로 부터 TCP Connection을 accpets한다.
3. browser(HTTP Client)와 웹 서버(HTTP server) 사이에 HTTP messages (응용층 protocol messages)를 교환한다.
4. TCP 연결이 닫힌다.
   
   

HTTP는 "stateless" 하다!

• 서버는 지나간 client request에 대한 정보를 기억하지 않는다!