Sunny Yoon

Sunny Yoon

인간은 노력하는 한 방황하는 법이다

-파우스트-

[sw정글-북] 📚CSAPP 11장-Network Programming

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📚📚CSAPP 11장-Linking

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  • 11.1 The Client-Server Programming Model
    • 클라이언트-서버 모델
      • 모~~든 네트워크 응용프로그램은 클라이언트-서버 모델
      • 한개 이상의 서버 프로세스, 한개 이상의 클라이언트 프로세스로 구성
      • 모든 근본 연산은 transaction
        • 1.주문하면
          1. 음식받아오고
        • 3.손님한테음식주고

        • 4.손님이 음식 맛본다

          Untitled

  • 11.2 Networks
    • 컴퓨터에 키보드 마우스 꽂으면 I/O 디바이스로 인식됨
    • 컴퓨터에게 네트워크도 그저 또다른 I/O 디바이스임
      • 키보드 꽂으면 글자가 들어옴
      • 랜선 꽂으면 (검색결과, 유튜브 등)정보가 들어옴
    • 이더넷
      • 네트워크는 기하학적 구조
        • 하위수준은 LAN(Local Area Network)
          • 대중적인 LAN기술: Ethernet
      • 꽂으면 바이러스마냥 번식해나감

      • Host는 상위 주소를 물려받음(아 이사람이 내 엄마구나)

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      • 허브보다 상위개념, 브릿지

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      • 라우터

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        • point-to-point 전화연결 가능
        • WAN(Wide-Area-Network) 사례
      • 인터넷은 여러가지 LAN과 WAN들로 이루어져 있음
      • Protocol Software
        • 데이터를 (여기(host))에서 — — — — — — —(저기(host)) 까지 어떻게 이동시켜야 함
        • 비호환적(incompatible)인 네트워크들을 지나, data bits를 다른 목적지 host까지 옮겨야함
        • 정답: Protocol software의 layer들을 통해 해결 가능
          • 호스트랑 라우터 돌면서, 어떻게 작동할지 프로토콜 구현해둔 것
          • 작명 방법:
            • 서로다른 LAN기술, 그냥 통일된 포맷 정의
            • 네트워크계의 주민등록번호, 집주소 같은거임
            • 중복되지 않는(구별지을 수 있는) 방법
          • 전달 방법:
            • 패킷(packets)이라는 비연속적인 단위로 묶는 방법
            • 패킷 구성
              • 헤더
                • 패킷 크기
                • 출발지 호스트 주소
                • 목적지 호스트 주소
              • payload
                • 출발지 호스트가 보낸 데이터

        • 프로토콜은 어떻게 동작하는가

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          • 호스트A(철수)가 호스트B(영희)에게 카톡을 보내야함
            1. 카톡 전송버튼 누름(시스템콜 호출!!!)
            2. protocol software이 LAN1 프레임을 생성
              1. header에 철수, 영희주소 찍고
              2. payload에 메시지 내용
            3. 만든 프레임을 라우터까지 보냄
            4. 라운터는 protocol software한테 보냄
              1. LAN1프레임의 헤더부분 (살짝)벗겨봄
              2. 아 이거 영희한테 주면 되네?
              3. LAN2프레임으로 다시 감싸줌
            5. 만든 프레임을 영희한테까지 보냄
            6. 영희컴퓨터는 protocol software한테 보냄
              1. 헤더부분 벗겨봄
              2. payload까지도 다 벗김
              3. (철수가 보낸 메시지가 드디어 개봉박두)
            7. 영희컴퓨터가 시스템콜로 메시지(데이터) 읽어들임
          • 문제점
            • 네트워크별, 최대 프레임 크기가 다르다면?
            • 라우터들은 어디로 프레임 보내줄지 알 수 있을까?
            • 라우터들은 네트워크 구조가 변경되면 앎?
            • 패킷이 손실되면?
          • 해결: 🔑»> 캡슐화 «<🔑
  • 11.3 The Global IP Internet
    • 인터넷(표현법)
      • Internet: 글로벌 IP Internet
      • internet: 일반적인 개념
    • Internet은 internet을 성공적으로 구현한 것
    • TCP/IP
      • (Transmission Control Protocol / Internet Protocol)
      • 호스트는 TCP/IP가 구현되어있는 protocol software를 실행
      • 모든 컴터에서 지원
      • 여러가지 프로토콜의 집합임
        • 여러가지 내용이 있기에 (이 챕터에서)그냥 추상화시켜서 TCP/IP를 하나의 독립 프로토콜로 생각
      • 내부의 여러가지 프로토콜들
        • IP
          • 배달 메커니즘 제공
          • 호스트 ⇒ 호스트 전송
        • UDP
          • IP를 조금 확장한 것
          • 프로세스 ⇒ 프로세스 전송
        • TCP
          • IP위에 구현한 프로토콜
          • 프로세스간 완전 양방향 연결 제공
            • (full-duplex(bidirectional) connection)
    • 통신할 때..
      • 소켓인터페이스 & Unix I/O함수들을 혼합해서 사용
      • 소켓함수들은 시스템콜들로 구현
      • 시스템콜은 커널에서 트랩을 발생
      • 발생된 트랩은 TCP/IP에서 다양한 커널모드 함수들을 호출
    • IPv4 , IPv6
      • IPv4의 후속이 IPv6
      • 사람들이 아직도 IPv4밖에 안씀
      • 여기서는 그냥 IPv4로만 설명
    • 11.3.1 IP Addresses
      • xx.xxx.xxx.xx 이런 숫자들임
      • 자세한 설명 생략
    • 11.3.2 Internet Domain Names

      • Domain name hierarchy

        Untitled

      • 맨~첫번째 단계(따로 카운팅 안하는듯 함)
        • 이름이 없는 루트노드
      • first-level
        • ICANN(Internet Corporation for Assigned Names and Numbers)이 만듬
        • .com .edu .net 등등
      • second level
        • ICANN이 인정한 대행사들이 요청한 순서에 의해 이름 할당
        • 일단 cmu.edu를 할당받고나면…
          • cs.cmu.edu (컴공)
          • ee.cmu.edu (전기전자)
          • 등등 서브도메인 내에서 어떤 이름이나 마음대로 생성 가능
      • 맵핑
        • 예전에는 HOSTS.TXT 한개로 수동관리(ㅠㅠ)
        • 이젠 DNS(Domain Name System)
          • 전세계에 분산된 데이터베이스
          • 수백만개의 호스트들
            • 각각 도메인이름, IP주소들의 equivalence한 클래스들
            • 도메인이름의 IP주소를 표시하는 NSLOOKUP이라는 리눅스프로그램들이 있음
        • local host
          • 인터넷 호스트들은 각각 본인들의 localhost를 가지고 있음
          • localhost들은 127.0.0.1이라는 loopback주소에 맵핑
        • 맵핑 개수(1:1, N:1, 1:N)
          • 어쩌고저쩌고.com
            • IP주소 하나 나올수도 있음
            • IP주소 여러개 나올수도 있음(1:N 맵핑)
          • 저쩌고저쩌고.com
            • 어쩌고저쩌고.com이랑 같은 IP주소 나올수도 있음(N:1 맵핑)
          • 어쩌고어쩌고.com
            • 아예 맵핑되어있지 않을수도 있음(유효한데… IP주소가 없다..?ㄷㄷ)
    • 11.3.3 Internet Connections
      • 연결(connection)이 이루어 지면…
        • byte stream을 주고받을 수 있음
        • 두개의 프로세스를 연결한다는 점에서 point to point
        • 데이터가 양방향으로 흐른다는 점에서 full-duplex
      • socket
        • 연결의 종단점
        • 인터넷 주소와 16비트 정수 포트
        • address: port로 표현
        • ephemeral 포트
          • 클라이언트가 연결 요청하면, 커널이 포트 자동 할당되는 포트
          • 클라이언트 소켓주소 내에 있음
          • ephemeral = 단기적
        • 하지만 서버에서의 포트는..?
          • 영구적으로 해당 서비스에 연결되는 포트들이 있음
          • 웹서버
            • 포트번호: 80
            • 맵핑된 이름: http
          • 이메일 서버
            • 포트번호: 25
            • 맵핑된 이름: smtp
          • 이름과 포트간의 mapping은 /etc/services 파일에 보관되어 있음
        • 연결은 유일무이함
        • 연결 식별법

          • 두개의 end-point의 소켓주소로 식별

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          • socket pair로 알려져 있음, tuple로 표시

            • (128.xxxx.242:51213, 208.xxxxxx.15:80) ←튜플
            • 51213은 ephemeral port
            • 80은 well-known port

  • 11.4 The Sockets Interface

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    • 소켓 인터페이스는 Unix I/O 함수들과 같이 사용되는 함수들의 집합
    • 11.4.1 Socket Address Structures
      • 리눅스 커널 입장에서 소켓은 통신을 위한 end point

      • 리눅스 커널 입장에서 소켓은 열려있는 파일

          typedef struct sockadder SA; <- 이렇게 정의하면 됨
            
  /* 👇👇👇옛날시절...sockaddr_in으로 정의👇👇👇*/
  /* 여기서 in은 인터넷임*/
  struct sockaddr_in {
  	uintl6_t sin_family;  /* 프로토콜들*/
  	uintl6_t sin_port;  /* 포트번호 */
  	struct in_addr sin_addr; /*IP 주소 */
  	unsigned char sin.zero [8];
  };
            
  /* Generic socket address structure (for connect, bind, and accept) */ 
  struct sockaddr {
  	uintl6_t sa_family; /* Protocol family */
  	char sa_data[14] ; /* Address data */ 
  };
    • 11.4.2 - socket()
      • 클라이언트와 서버가 소켓식별자(socket descriptor)를 생성하려고 사용
      • clientfd 리턴됨
    • 11.4.3 - connect()
      • 클라이언트가 호출하면 서버와의 연결 수립
      • 소켓주소 addr의 서버와 인터넷연결 시도
      • 함수실행
        • 성공 전까지: 블럭되어있거나 에러 발생
        • 연결 성공하면: clientfd descriptor(식별자)는 읽고 쓸 준비 됨
      • (x:y, addr.sin_addr:addr.sin_port)
        • x 클라이언트의 IP주소
        • y ephemeral 포트
          • 클라이언트 호스트의 클라이언트 프로세스를 유일하게 식별함
    • 11.4.4 - bind()
      • 서버가, 클라이언트랑 연결하려고 사용
      • 커널에게, “addr에 있는 서버주소를 sockfd와 연결해줄래?” 물어봄
      • 이 FD소켓에 serv_addr주소를 할당하겠다
    • 11.4.5 - listen()
      • 서버가, 클라이언트랑 연결하려고 사용
      • 듣기 시작
    • 11.4.6 accept()

      • 서버가, 클라이언트랑 연결하려고 사용

        Untitled

      • 듣기식별자
        • 한번만 생성됨
        • 클라이언트 연결 요청에 대해 end point 역할
        • 서버가 살아있으면 계속 존재
      • 연결 식별자
        • 서버와 클라이언트 사이에 성립된 연결의 끝점
        • 서버가 연결요청을 수락할 때마다 생성
        • 서비스하는 동안에만 존재
    • 11.4.7 Host and Service Conversion
      • getaddrinfo()
      • getnameinfo()
    • 11.4.8 Helper Functions for the sockets Interface
      • open_clientfd()
        • 클라이언트가 실행시킴
        • 서버와의 연결 설정
      • open_listenfd()
        • 연결요청을 받을 준비가 된 듣기 식별자 생성
    • 11.4.9 Example Echo Client and Server
      • FD = file descriptor
      • SD = socket file descriptor
  • 11.5 Web Servers
    • 11.5.1 Web basics
      • FTP 전통적인 파일 전송 서비스
      • 웹 서비스는 HTML이라는 언어로 작성될 수 있다
    • 11.5.2 Web content

      • MIME(Multipurpose Internet Mail Extentions)

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        • 웹클라이언트와 서버에게, 컨텐츠는 연관된 MIME타입을 갖는 바이트 배열(뭔 소리야…)
        • 그냥 MIME은 위그림처럼 파일형식임

      • URL(Universal Resource Locator)

        • 실행파일을 위한 URL은 뒤에 인자 포함 가능
          • : 포트번호 인식
          • ? 파일 이름과 인자를 구분
          • & 각 인자를 구분
        • 어떻게 쓸지 규칙 없음
          • 동적인지 정적인지 구분짓는 방법? 그냥 자기마음대로 해도됨
          • 실행파일 디렉토리? 자기 마음대로 해도 됨
          • /cgi-bin은 그냥 (관습적으로 사용하는)고전적인 방식의 실행파일 디렉토리

        • 내 블로그가 작동하지 않았던 이유

          Untitled

    • 11.5.3 HTTP transactions
      • HTTP표준
        • 모든 텍스트라인이 carriage return\r과 line feed\n쌍으로 종료될것을 요구
      • 요청
        • 요청방법
        • 메소드
          • 메소드 종류
            • GET, POST, OPTIONS, HEAD, PUT, DELETE, TRACE
          • GET
            • 서버에게 URI에 의해 식별되는 내용을 리턴할것을 지시
            • HTTP요청의 대부분이 GET 메소드임
        • URI
          • 파일 이름과 옵션인 인자들을 포함하는 URL의 접미어
        • version
          • 요청이 준수하는 HTTP버전을 명시
          • 1.1 가장 최신 버전
          • 1.0은 1996부터 사용되고 있는…(TBD: 위키 검색해두기)

        • 코드분석

          Untitled

          • GET / HTTP/1.1 뜻
            • HTML 파일 index.html을 가져와서 리턴해라
            • 나머지 요청들도 HTML/1.1 포맷이다
          • Host: www.aol.com
            • HTTP/1.0에서는 없었음 (1.1부터 등장한 헤더)
            • 이와같은 Host헤더는 프록시 캐시에 의해 사용되었음
            • 서버사이의 중간자 역할을 함
            • Multiple proxies
              • 하나의 서버와 하나의 클라이언트 사이에 존재
              • proxy chain속에 존재
      • 응답
        • 요청과 비슷
        • 응답방법

          • (version) (status-code) (status-message)

            • 버전
              • 준수해야 할 HTTP 버전 설명
            • 상태코드
              • 200, 400, 403, 505 이런거임
              • 이처럼 3비트양수로 표시됨
            • 상태메시지
              • 그냥 상태코드랑 같이 따라다님

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        • 응답에서 중요한 것

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          • Content-Type, Content-Length 두개가 중요함
    • 11.5.4 Serving Dynamic Content
      • 자기가 만든 자식프로세스에게 인자를 전달해주는 방법⇒ CGI(Common Gateway Interface)로 설명 가능

      • CGI 환경변수

        Untitled

      • ? 로 파싱
      • GET /cgi-bin/adder?15000&213 HTTP/1.1 요청을 받으면?
        1. fork를 호출해서 자식 프로세스를 생성하고, execve실행
          • execve ⇒ exec + v
            • v vector로 인자를 하나 받는다
            • e 설정할 환경변수를 파라미터로 받는다
            • 추가
              • l : argv가 list로 나열된다는 의미입니다. 그 것의 끝은 NULL.
              • p : 첫번째 파라미터인 명령어/실행파일이 PATH로 지정된 디렉토리에 있다면 full path 또는 상대 path로 하지 않아도 된다는 뜻
        2. 호출된 execve 를 통해 /cgi-bin/adder 프로그램을 자식 컨텍스트에서 실행
          • adder같은 애들도 CGI로 불리우기도 함(CGI표준 준수하기 떄문)

          2-1. 사실 자식프로세스는 execve실행되기 전, CGI의 QUERY_STRING을 입력받은 15000&213로 설정

          2-2. 런타임에 리눅스의 getenv함수로 설정된 값을 참조

  • 11.6 Putting It Together: The Tiny Web Server
    • 👇코드분석👇
    • Main()
      • while(1)로 무한루프 호출해두고
      • 연결시켜두고 무한대기
      • 무엇인가 입력이 있어야!!! doit이 실행되는거임
    • Doit()
      • 한개의 HTTP트랜잭션을 처리
      • rio_readlineb()으로 요청을 읽어옴
      • GET 메소드만 지원
        • POST를 요청받으면? ⇒ 에러출력하고 main으로 돌아옴
      • read_requesthdrs(&rio); 로 헤더 읽고 다른거 무시
      • parse_uri()실행
        • CGI 인자 스트링으로 분석, static? dynamic? 결정
      • 드디어.. 대망의 요청 실행
        • 스태틱 실행!
          • 권한검사!!!! (!(S_ISREG(sbuf.st_mode)) I I !(S.IXUSR & sbuf.st_mode))
          • 권한없다? ㅋㅋ 바로 에러메시지
          • 이상없으면 스태틱 실행!
        • 다이나믹 실행
          • 권한검사!!!! (!(S_ISREG(sbuf.st_mode)) I I !(S.IXUSR & sbuf.st_mode))
          • 실행안됨? ㅋㅋ 바로 에러메시지
          • 이상 없으면 다이나믹 실행
    • clienterror()
      • 그래도 웬만한 에러메시지 다 올려줌
    • read_requesthdrs()
      • \r\n으로 개행 될때까지 읽어옴

      Untitled

  • 11.7 Summary
    • 내놔라 / 이 파일을/ HTTP/x.x


😵배우면서 깨달은 내용을 정리해 보았습니다. 틀린 것 같은 개념을 아래 댓글에 달아주시면 감사합니다😵

🌜 Thank you for reading it. Please leave your comments below😄

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