IT 업무의 기본이 되는 네트워크 구조 원리 교과서 (브라우저에서 서버까지 데이터가 이동하는 진짜 과정을 알려주는 네트워크 메커니즘 해설)

도네쓰토무

네트워크엔지니어,IT전문작가.사내업무시스템개선작업을맡아이더넷기반의LAN환경을자력으로구축했다.당시이더넷은아직일반화되지않았고,시판제품도드물었기에많은제조업체로부터시제품수준의LAN어댑터와케이블을확보해기기연결과초기프로토콜테스트를직접수행했다.
외국계네트워크장비제조업체및일본의네트워크통합업체에서다양한업무를경험했다.제품개발,기술컨설팅,시스템통합등네트워크인프라전반에걸친업무를진행하며실력을쌓았다.직장생활과강연및집필활동을함께하다가1998년에독립했다.현재는저술및기술자문을주로한다.개인웹사이트를운영중이며,여기서네트워크기술전반은물론이고본인이집필한책과관련한질문에답을주고있다.또한책에서미처다루지못한내용을싣기도한다.주요저서로는《네트워크의사고방식》《완전이해TCP/IP네트워크》《기초부터익히는리눅스인터넷서버구축》등이있다.

들어가는말
네트워크를따라가는탐험
이책에서해설할주요키워드

제1장웹브라우저가만드는메시지
브라우저내부탐험하기

1.1HTTP요청메시지작성하기
1.1.1URL을입력하는데서시작되는탐험
1.1.2브라우저는먼저URL을해독
1.1.3파일명을생략한경우
1.1.4HTTP의기본적인작동방식
1.1.5HTTP요청메시지만들기
1.1.6요청을보내면되돌아오는응답

1.2DNS서버에웹서버의IP주소질의하기
1.2.1IP주소의기본
1.2.2도메인명과IP주소를구분해사용하는이유
1.2.3IP주소를찾는기능은Socket라이브러리가제공
1.2.4리졸버를이용해DNS서버에질의하기
1.2.5리졸버내부의움직임

1.3연계하는전세계의DNS서버
1.3.1DNS서버의기본작동
1.3.2도메인의계층
1.3.3담당DNS서버를검색해IP주소를취득
1.3.4DNS서버는캐시기능으로빠르게회답

1.4프로토콜스택에메시지송신의뢰하기
1.4.1데이터송수신작동의개요
1.4.2소켓을만드는생성단계
1.4.3파이프를연결하는접속단계
1.4.4메시지를주고받는송수신단계
1.4.5종료단계에서송수신은끝

COLUMN실제로는어렵지않은네트워크용어
괴도리졸버


제2장TCP/IP의데이터를전기신호로만들어보내기
프로토콜스택과LAN어댑터를탐험하기

2.1소켓생성하기
2.1.1프로토콜스택의내부구성
2.1.2소켓의실체는통신제어정보
2.1.3socket을호출했을때의움직임

2.2서버에접속하기
2.2.1접속한다는것은무엇일까?
2.2.2앞부분에제어정보를기재한헤더배치하기
2.2.3접속작동의실제

2.3데이터송수신하기
2.3.1프로토콜스택에HTTP요청메시지건네기
2.3.2데이터가클때는분할해서보내기
2.3.3패킷이도달한것을ACK번호를사용해확인
2.3.4패킷평균왕복시간으로ACK번호의대기시간을조정
2.3.5윈도제어방식으로ACK번호를효율적으로관리
2.3.6ACK번호와윈도를함께통지하기
2.3.7HTTP응답메시지를수신

2.4서버에서소켓을종료
2.4.1데이터를다보냈을때종료
2.4.2소켓종료
2.4.3데이터송수신작동의정리

2.5IP와이더넷의패킷송수신작동
2.5.1패킷의기본
2.5.2패킷송수신작동의개요
2.5.3수신처IP주소를기재한IP헤더만들기
2.5.4이더넷용MAC헤더만들기
2.5.5ARP로수신처라우터의MAC주소조회하기
2.5.6이더넷의기본
2.5.7IP패킷을전기나빛의신호로변환해송신
2.5.8추가로패킷에제어용데이터3개붙이기
2.5.9허브로패킷송신
2.5.10돌아온패킷받기
2.5.11서버에서온응답패킷을IP에서TCP로건네기

2.6UDP프로토콜을사용한송수신작동
2.6.1다시보낼필요가없는데이터송신은UDP가효율적
2.6.2제어용의짧은데이터
2.6.3음성이나동영상데이터

COLUMN실제로는어렵지않은네트워크용어
소켓에끼워넣는건전구인가,프로그램인가

제3장케이블의끝이었던LAN기기
허브와스위치,라우터를탐험하기

3.1케이블과중계기허브로흘러가는신호
3.1.1독립적으로움직이는하나하나의패킷
3.1.2LAN케이블은신호를열화시키지않는것이포인트
3.1.3‘꼬임’은잡음을방지하기위한아이디어
3.1.4중계기허브는연결된모든케이블에신호를송신

3.2스위칭허브의패킷중계작동
3.2.1스위칭허브는주소테이블에서중계
3.2.2MAC주소테이블의등록및업데이트
3.2.3예외적인작동
3.2.4전이중모드로송신과수신을동시에실행
3.2.5최적의전송속도로보내는자동협상
3.2.6스위칭허브는여러중계작동을동시에실행

3.3라우터의패킷중계작동
3.3.1라우터의기본
3.3.2경로표에등록되는정보
3.3.3라우터의패킷수신작동
3.3.4경로표를검색해출력포트찾기
3.3.5해당하는경로가없을경우채택하는디폴트경로
3.3.6패킷에는유효기한이있음
3.3.7큰패킷은단편화기능으로분할
3.3.8라우터의송신작동은컴퓨터와동일
3.3.9라우터와스위칭허브의관계

3.4라우터의부가기능
3.4.1주소변환으로IP주소를효과적으로이용
3.4.2주소변환의기본작동
3.4.3포트번호를변환하는이유
3.4.4인터넷에서사내로접속하기
3.4.5라우터의패킷필터링기능

COLUMN실제로는어렵지않은네트워크용어
허브와라우터이름을바꾸면가격도바뀐다?

제4장접근회선을통해인터넷내부로
접근회선과프로바이더탐험하기

4.1ADSL기술을사용한접근회선의구조와작동
4.1.1인터넷의기본은가정이나사내의LAN과동일
4.1.2사용자와인터넷을연결하는접근회선
4.1.3ADSL모뎀에서패킷을셀로분할
4.1.4ADSL은‘변조방식’으로셀을암호화
4.1.5ADSL은파동을다수사용해고속화를실현
4.1.6스플리터의역할
4.1.7전화국까지의거리
4.1.8잡음의영향
4.1.9DSLAM을통과해BAS에도달

4.2광케이블을사용한접근회선(FTTH)
4.2.1광케이블의기본
4.2.2싱글모드와멀티모드의차이
4.2.3광케이블을분기하면비용이절감

4.3접근회선으로사용하는PPP와터널링프로토콜
4.3.1본인확인과설정정보통지
4.3.2이더넷에서PPP메시지를주고받는PPPoE
4.3.3터널링기능으로프로바이더에패킷보내기
4.3.4접근회선전체의움직임
4.3.5IP주소를할당하지않는언넘버드
4.3.6인터넷접속용라우터에서프라이빗주소를글로벌주소로변환
4.3.7PPPoE이외의방식

4.4프로바이더의내부
4.4.1POP과NOC
4.4.2건물바깥은통신회선등으로접속

4.5프로바이더를거쳐서흐르는패킷
4.5.1프로바이더끼리접속하기
4.5.2프로바이더끼리경로정보를교환
4.5.3사내네트워크에서쓰는자동등록과의차이
4.5.4IX의필요성
4.5.5IX에서프로바이더끼리접속하는상황

COLUMN실제로는어렵지않은네트워크용어
이름은서버내용은라우터

제5장서버쪽의LAN에는무엇이있을까

5.1웹서버의설치장소
5.1.1사내에웹서버를설치할경우
5.1.2데이터센터에웹서버를설치할경우

5.2방화벽시스템과기능
5.2.1패킷필터링이주류
5.2.2패킷필터링의조건설정에대한작동방식
5.2.3애플리케이션을한정하는데포트번호를사용
5.2.4접속방향을컨트롤비트로판단
5.2.5사내LAN에서공개서버용LAN으로조건을설정
5.2.6바깥에서사내LAN으로접속할수없음
5.2.7방화벽통과하기
5.2.8방화벽으로막을수없는공격

5.3여러서버에요청을할당해서버의부하를분산
5.3.1처리능력이부족하다면여러서버로부하를분산
5.3.2부하분산장치로여러웹서버에할당

5.4캐시서버를이용한서버의부하분산
5.4.1캐시서버의이용
5.4.2캐시서버는업데이트일시로콘텐츠를관리
5.4.3프록시의원점은포워드프록시
5.4.4포워드프록시를개량한리버스프록시
5.4.5투명프록시

5.5콘텐츠배포서비스
5.5.1콘텐츠배포서비스를이용한부하분산
5.5.2가장가까운캐시서버를찾는방법
5.5.3리다이렉트용서버에서접속처를할당
5.5.4캐시내용의업데이트방법에따른성능차이

COLUMN실제로는어렵지않은네트워크용어
통신회선이LAN이되는날

제6장웹서버에도달해,응답데이터가웹브라우저로복귀

6.1서버의개요
6.1.1클라이언트와서버의차이
6.1.2서버애플리케이션의구조
6.1.3서버쪽소켓과포트번호

6.2서버의수신작동
6.2.1LAN어댑터로수신신호를디지털데이터로변환
6.2.2IP담당부분의수신작동
6.2.3TCP담당부분이접속패킷을수신했을때의움직임
6.2.4TCP담당부분이데이터소켓을수신했을때의움직임
6.2.5TCP담당부분의종료작동

6.3웹서버소프트웨어가요청메시지의의미를해석해요청에부응
6.3.1질의URI를실제파일명으로변환
6.3.2CGI프로그램을기동할경우
6.3.3웹서버로접속제어하기
6.3.4응답메시지를반송

6.4브라우저가응답메시지를받아화면에출력
6.4.1응답데이터타입을보고내용을판단
6.4.2브라우저화면에웹페이지를출력!접속완료!

COLUMN실제로는어렵지않은네트워크용어
게이트웨이는다른세계로통하는입구

패킷이지나가는길
맺음말
찾아보기

주소입력에서화면출력까지
데이터의이동을따라가는흥미로운탐험

웹브라우저주소창에URL을입력하고엔터키를누르면,순식간에웹페이지가나타난다.너무나자연스러운일이라서누군가는특별한일로여기지않을지모른다.하지만이익숙한경험뒤에는엄청나게복잡한데이터의여정이숨어있다.네트워크에흥미를느끼고접근하는사람도이복잡다단함때문에좌절을맛보기도한다.네트워크를진지하게공부하려다절망감을느낀사람이라면《IT업무의기본이되는네트워크구조원리교과서》에주목해봐도좋다.딱딱한이론서와달리이책은URL입력과웹페이지출력이라는찰나의순간을재미있는탐험으로바꿔놓는다.

실제장비와소프트웨어는어떻게작동하는가
현실에서구현된진짜네트워크의모습

웹브라우저에URL을입력하는첫순간부터데이터가서버를거쳐다시우리에게도착하기까지의여정을탐험하듯따라가보자.탐험에나선누구든네트워크구조의전체상을명확히파악할기회를얻을것이다.게다가이책은데이터의이동과정을단순히설명하는데그치지않고,각각의단계에서하드웨어와소프트웨어가어떤방식으로협력하고소통하는지를생생하게묘사한다.단편적인기술의나열을넘어네트워크라는거대한시스템이움직이는근본적인구조와원리를설명하면서네트워크지식의핵심을제공하는것이다.
독자는숙련된탐험가인저자를따라서HTTP메시지생성부터DNS질의,프로토콜스택의역할,라우터와스위치의중계작동,방화벽통과,서버의응답에이르는숨가쁜여정을생생하게동행한다.데이터가이동하는과정을집요하게추적하면서독자는자연스레네트워크가어떻게작동하는지를기초부터살펴볼수있다.기술변화가어지러울정도로빠른오늘날,이처럼원리와구조를기본부터탄탄하게이해하는일은새로운기술을받아들이고응용하는데있어강력한무기가돼줄것이다.

IT업계에서무기가되는
네트워크의핵심원리와개념

《IT업무의기본이되는네트워크구조원리교과서》의또다른백미는‘뜬구름잡는이론’이아니라네트워크의구성요소가현실에서구현되고작동하는모습을제대로해설한다는점이다.TCP/IP나이더넷같은기술규약은분명중요하지만,그것이실제네트워크장비와소프트웨어에서어떻게구현되는지를아는것은또다른문제다.
실제네트워크환경에서는스위치,라우터,DHCP등이얽혀복합적으로작동한다.즉현실에서데이터는각네트워크계층을넘나든다.단순히이론암기만으로는이해하기어렵다는말이다.이를극복하려면해당네트워크계층이실제장비와소프트웨어로어떻게구현되고,데이터가어느경로로이동하는지를분석해야한다.하드웨어와소프트웨어를통합적으로연결하고이해해야한다는말이다.
따라서저자는네트워크장비와소프트웨어내부에서구체적으로무슨일이일어나는지를파고든다.예를들어TCP가신뢰성있는통신을보장한다고설명하는데서멈추지않는다.ACK번호와시퀀스번호를주고받으며데이터조각(세그먼트)의누락을확인하고,재전송을요청하는일련의과정을설명하면서구체적인패킷교환작동을명쾌하게설명한다.독자는이과정을거치면서막연하던‘신뢰성’이라는개념이어떤구체적인모습으로구현되는지를이해하며,바로이때현실에존재하는네트워크의진짜모습을알게된다.

복잡한개념과원리,작동방식을
다채로운그림과구성으로정리한다

물론저자가‘들어가는말’에서언급했듯,이책은독자에게장거리달리기같은존재일지모른다.데이터흐름을따라가는탐험이만만치않다는말이다.하지만저자는독자가중도에지쳐쓰러지지않도록세심한장치들을곳곳에마련했다.마치험준한산을오르는등반가를위해길목마다이정표를세우고휴식처를마련해둔노련한안내자처럼말이다.
먼저눈에띄는것은풍부하고명료한시각자료다.거의모든페이지마다등장하는그림은복잡한데이터흐름과프로토콜의작동방식을독자가직관적으로이해할수있도록돕는다.여기에더해네트워크장비의작동원리나언뜻알기힘든개념,인터넷의전체구조등을시각화해제공하기도한다.아무리복잡한설명이라도그림을보면바로이해가될정도다.
저자는구성에도신경을많이썼다.각장의도입부에있는‘워밍업과퀴즈’‘볼거리’는학습목표를명확히제시하며,장이끝나는곳에배치한‘확인퀴즈’는독자스스로이해도를점검하고되짚어볼기회를준다.또한매장의마지막을장식하는칼럼은탐험대장과대원의대화라는형태를취해자칫딱딱하게느껴질수있는이책에재미를더했다.
네트워크는IT산업의인프라다.네트워크를깊이이해한다면웹개발,시스템관리,정보보안등어느분야에서도활약할수있는기초체력을다질수있다.자격증공부든회사업무수행이든네트워크라는거대한미로에서길을잃은경험이있다면,주저없이이책을선택해보자.지금까지접했던기술해설서중에서가장믿음직하고친절한안내자가돼준다.이책을나침반삼아네트워크모험을끝낼때쯤,네트워크가더는장애물이나넘지못할산처럼보이지않을것이다.