[컴퓨터네트워크] CH2. Application Layer (#3)

E-mail (Electronic mail)

1. Overview

Three major components

• User agents : 유저
• Mail servers : 메일 서버
• Simple mail transfer protocol : SMTP

1. User agent
   (= mail reader)
   • 메시지를 작성하고 편집하고 읽음
   • outgoing messages와 incoming message를 서버에 저장한다
2. Mail Servers
   • 메일을 주고 받는 일을 함
   • Mailbox는 유저에게 들어오는 메시지를 가지고 있다
   • Message queue는 유저가 보내는 메일 메시지가 저장됨
3. SMTP Protocol
   • 메시지를 보내기 위한 mail server 간의 규칙
     • Client : 메일을 서버에게 보냄
     • Server : 메일을 받음
   • user agent에서 메일을 작성하고 메일 서버에 보내 놓으면 smtp 끼리 주고받고 다른 user agent가 메일이 온 것을 확인하고 받아서 읽음

SMTP

1. 클라이언트와 port 25의 서버 간의 신뢰성있는 이메일 메시지 교환을 위해 TCP 를 사용한다
2. Direct transfer : server를 receiving server로 보냄...? sending server to receiving server
3. 받는 사람의 server까지 직접 전송..??
4. tranfer의 3가지 단계
   1. Handshaking (greeting)
   2. Transfer of messages
   3. Closure
5. Command/response interaction (like HTTP)
   • Commands : ASCII text
   • Response : status code and phrase
6. 메시지는 무조건 7 bit ASCII! (header & body)
7. SMTP는 persistent connection을 사용한다.
8. SMTP 서버는 메시지의 끝을 나타내기 위해 CRLF.CRLF를 사용한다

SMTP vs HTTP

• HTTP : pull : server에 데이터를 요구해서 갖고옴
  SMTP : push : server가 client에게 데이터를 가져가라고 줌
• HTTP : 데이터에 형식 제한이 없음
  SMTP : 모든 데이터는 ASCII format이어야 함
• HTTP : 각 object는 자체 response message 안에 캡슐화됨
  SMTP : 여러 object가 multi-part message로 보내짐

2. Scenario example

Alice가 Bob한테 메일을 보내보자.

1. Alice는 UA(User Agent)를 사용해서 bob@someschool.edu에 메시지를 작성한다.
2. Alice의 UA는 그의 mail server에 메시지를 보내고, 이 메시지는 message queue 안에 위치하게 된다.
3. SMTP client는 Bob의 mail 서버와 TCP connection을 연다.
4. SMTP client는 TCP connection을 통해 앨리스의 메시지를 밥에게 보낸다.
5. Bob의 메일 서버는 받은 메시지를 Bob's mailbox에 놓는다.
6. Bob은 그의 User agent보고 메시지를 읽으라고 깨운다. (알려준다)

3. Mail access protocol

• SMTP : receiver의 서버에 전달/저장하는 것
• Mail access protocol : 서버로부터 회수, user agent가 서버에서 데이터 가져오기
  1. POP (Post Office Protocol) : 권한, 다운로드
     • POP3는 세션 간 stateless 하다. (상태 저장 X)
       • POP3는 "다운로드 및 삭제" 와 "다운로드 및 보관" 모드가 있다.
  2. IMAP (Internet Mail Access Protocol) : 더 많은 기능 탑재 (서버에 저장된 메시지를 조작하는 등..)
  3. HTTP : gmail, hotmail, yahoo mail 등..

Domain Name System (DNS)

1. Structure

DNS

• 사람들은 SSN, 이름, 여권 번호 등 사람마다 다른 여러가지 Identifier 을 가지고 있음
• Internet hosts, router도 이러한 identifier가 있음
  1. IP address (32 bit) : 데이터들에게 주소를 지정해줄 때 씀
  2. name : 사람이 읽을 수 있는 이름. ex) www.google.com

Domain Name System

• 많은 name servers의 계층 구조를 통해 구현된 Distributed database (분산 데이터베이스)
• Application-layer protocol : 호스트와 name server는 이름을 확인하기 위해 통신한다. (address/name translate)
  • 이것을 통해"core Internet function"(핵심 인터넷 기능)이 구현됨
  • network의 "edge"의 복잡성

DNS Services

1. 호스트 이름과 IP 주소 간의 변환을 해줌
2. host Aliasing ; 같은 IP에 여러 name이 있을 경우
   • Canonical names (복잡한 이름) / alias names (별칭)
3. mail server aliasing
4. Load distribution
   • 웹 서버의 복제를 허용한다 ; 많은 IP address가 한 이름에 대응될 수 있다.

Why not centralize DNS ?

1. Single point of failure ; 하나가 잘못되면 전체가 다 문제가 생긴다
2. Traffic volume이 너무 크다
3. Slow response ; centralized database로부터 거리가 멀면 응답이 늦어진다
4. Maintenance ; 유지보수가 힘들다.

Distributed, hierarchical database

Root DNS servers -> com DNS servers -> amazon.com DNS servers

만약 클라이언트가(local DNS Server) www.amazon.com의 IP 주소를 찾기 위해서는?!

1. 일단 root server에 쿼리 날려서 com DNS server를 찾는다.
2. .com DNS serber에 쿼리를 날려서 amazon.com DNS server를 찾는다
3. amazon.com DNS server에 쿼리를 날려서 www.amazon.com의 IP 주소를 찾는다.

Root Name Servers

• 더이상 쪼갤수 없는..? 해결할 수 없는..?? 그런 name의 local name server가 연결하는..? 뭐래
• 세상에는 13개의 logical root name server가 존재한다.

TLD and Authoritative servers

• Top-level domain (TLD) servers:
  • com, org, net, edu, aero, jobs, museums 등과 모든 top-level 나라 도메인 kr, uk, ca 등
  • VeriSign은 .com TLD 서버를 유지관리한다
  • .edu TLD는 교육을 위한 서버
• Authoritative DNS servers:
  • 기관의 자체 DNS 서버는 기관의 named host에 대한 IP mappings에 대한 권한있는 hostname을 제공한다.
  • 기관이나 서비스 제공자에 의해 유지보수 된다.

Local DNS name server

• 계층 구조에 엄격하게 속하지 않는다.
• 각 ISP는 하나의 default name server를 갖는다.
• host가 DNS Query를 만들 때, 이 쿼리는 그것의 local DNS server로 전송된다.
  • 가장 최근에 전송한 name-to-address pairs의 local cache를 가지고 있다.
  • 만약 cache가 존재하지 않으면 poroxy처럼 DNS hierarchy에 따라서 query를 전달한다.

2. DNS Name Resolution Examples

cis.poly.edu가 gaia.cs.umass.edu. 의 IP address를 구하려 한다.

Iterated query

• 연결된 서버는 다른 서버의 name과 address로 응답한다.
• 나도 이 이름 모르니까 저기가서 물어봐!! 하고 다음에 접속할 서버 이름과 주소를 알려주는 것

local DNS server에 문의 -> local server가 root DNS server에 문의 -> TLD DNS server에 문의 -> authoritative DNS server "dns.cs.umass.edu" 에 문의 -> gaia.cs.umass.edu 찾음!! local server가 requesting host한테 IP 주소 넘김

Recursive query 방식 (많이 쓰이지는 않음)

• 연결된 name server에게 이 name 해결하라고 책임을 떠밈
• 스택을 이용해서 계속 물어보고 스택을 푸는 방식으로 돌아와서 호스트한테 ip가 돌아오게 됨
• 상위 계층에서의 부하가 심하다.

Caching, Updating Records

1. 한 번 어떤 name server가 mapping을 학습하면, 이 mapping을 caches에 저장함
   • 이 캐시는 어느정도 시간이 지나면(TTL) 사라지게 되어있음(timeout)
   • TLD 서버는 보통 local name server에 캐시되어있으므로 root name server에 방문할 일이 많지는 않음
2. 캐시되었던 entries가 out-of-date, 이미 지나버린 예전 것일 수 있음.
   • 만약 호스트가 IP 주소를 바꿨을 경우, 이 사실은 모든 TTL이 만료될 때까지는 인터넷 전체가 알 수가 없음
3. IETF standard에게 제안된 update/notify mechanisms : RFC 2136.

Formats of record and message

DNS Records

DNS : distributed database storing resource records (RR)

RR format : (name, value, type, ttl)

• type=A
  • name : hostname
  • value : IP address
• type=NS
  • name : domain
  • value : 이 도메인에 대한 authoritative name server의 hostname
• type=CNAME
  • name : canonical name(the real name)을 위한 alias name(별칭)
    (www.ibm.com은 실제로는 servereast.backup2.ibm.com임)
  • value : canonical name
• type=MX
  • value: name과 연관된 mail server의 이름

DNS Message Format

• 쿼리와 reply 메시지 모두 같은 message format을 씀

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