[Day01] 네트워크와 운영체제

🦥 HTTP

전송 계층 위에 있는 애플리케이션 계층으로 웹 서비스 통신에 사용하는 프로토콜

🌿 HTTP/1.0

- 한 연결당 하나의 요청을 처리하여 RTT 증가

- RTT : 패킷이 목적지에 도착하고 다시 출발지로 돌아오기까지 걸리는 시간

🌿 HTTP/1.1

- HTTP/1.0 에서 발전한 것이 HTTP/1.1

- 매번 TCP 연결을 하는 것이 아닌 keep-alive 설정으로 여러개의 파일 송수신 가능

- TCP handshake 가 이루어지고 keep-alive 에 설정한 시간만큼 데이터를 받아올 수 있음

- 클라이언트가 서버에 요청을 해야 파일을 다운로드 받을 수 있음

🌿 HTTP/2.0

- HTTP/1.1의 속도를 개선한 프로토콜

- 멀티플렉싱 : 여러 개의 스트림을 사용하여 데이터를 송수신

- 헤더 압축 

- 서버 푸시 : 클라이언트 요청이 없어도 서버가 리소스를 클라이언트에게 전송할 수 있음

🌿 HTTP/3.0

- TCP가 아닌 UDP 기반 프로토콜

- TCP가 아니기 때문에 핸드쉐이킹 과정이 없어 속도가 빠름

🦥 HTTPS

암호화된 HTTP 요청을 HTTPS 

🌿 SSL/TLS

- 전송계층에서 보안을 제공하는 프로토콜로 데이터를 암호화하여 송수신할 수 있도록 하는 프로토콜

- SSL/TLS 핸드셰이킹 과정

1. 클라이언트가 서버에게 자신이 사용가능한 암호화 알고리즘 목록, 세션 ID, SSL 버전 등을 서버에게 전송
2. 서버는 클라이언트가 보낸 암호화 알고리즘 목록 중 하나를 선택하여 클라이언트에게 전송
3. 서버는 서버의 공개키가 담긴 SSL 인증서를 Client 에게 전달
4. 클라이언트는 SSL 인증서를 받으면 브라우저가 대신 신뢰할 수 있는 인증서인지 확인. 
(만약 신뢰할 수 없는 인증서라면 안전하지 않은 인증서 경고창이 뜸)
5. 클라이언트는 인증기관에서 받은 공개키로 서버가 보낸 SSL 인증서를 복호화하여 인증서에 담긴 서버의 공개키를 얻어냄
6. 클라이언트는 키를 생성해서 5번 과정에서 얻어낸 공개키로 암호화하여 서버에 키를 전달
7. 서버는 개인키로 복호화하여 키를 획득
8. 해당키(대칭키)로 데이터를 암호화하여 주고받음

🦥 DNS

- Domain Name Server의 약자로 도메인을 IP로 바꾸어주는 서비스.

- DNS 의 동작과정

DNS 동작과정

1. 클라이언트가 example.com 접속하기 위해 요청을 보내기 전에 DNS 캐시, Host 파일 등을 확인해본다
2. 만약 해당 도메인에 매핑되는 IP 정보가 없다면 뒤에서부터 질의를 시작한다
3. Root 네임서버에게 해당 도메인에 대한 IP 를 질의해서 모른다고 응답하게 되면
4. com 도메인 네임서버에게 해당 도메인에 대한 IP를 질의한다. 또 모른다고 하면
5. example 네임 서버에게 해당 도메인에 대한 질의를 한 후 응답을 하여 클라이언트는 IP를 얻게된다

🦥 OSI 7계층

- 데이터를 전송 과정

1. [Application 계층] 사용자가 웹 서비스를 이용하면 어플리케이션 계층 프로토콜인 HTTP 를 이용
2. [Presentation 계층] 어플리케이션 계층에서 온 정보를 압축 및 암호화를 진행
3. [Session 계층] 통신 연결이 끊어지지 않도록 유지시키는 역할
4. [Transport 계층] 송신자와 수신자를 연결하는 서비스를 제공. 연결 지향, 흐름 제어 등.. 및 포트 식별
5. [Network 계층] 네트워크 패킷을 IP 주소로 지정된 목적지로 전송하는 계층
6. [Data Link 계층] Mac 주소가 붙는 계층
7. [Physical 계층] 데이터가 물리적 장치에 의해 전송되는 계층

🦥 TCP 와 UDP

🌿 TCP

- 연결 지향형 프로토콜로 3 way handshaking 과정을 거친 후 연결설정을 하여 신뢰성 있는 전송을 보장한다. 데이터 수신여부를 확인하기 때문에 속도가 빠르다. 그리고 순서를 보장해준다.

- HTTP, SMTP 등..

🌿 UDP

- 비연결형 프로토콜로 별도의 연결과정이 없어 빠르지만 신뢰성 있는 전송을 보장하지 못한다. 

- HTTP/3.0. .

🦥 프로세스와 스레드

🌿 프로세스

- 프로그램이 메모리에 올라와 실행되고 있는 상태

🌿 스레드

- 프로세스를 작업단위로 쪼갠 것

🦥 프로세스의 상태

🌿 생성

- 프로세스가 생성되어 PCB(프로세스 제어 블록)이 할당된 상태

- fork(), exec() 함수를 통해 생성

🌿 대기상태

- 메모리 공간이 충분하면 메모리를 할당받아 CPU 스케줄러부터 실행되기를 기다리고 있는 상태

🌿 실행상태

- CPU 소유권과 메모리를 할당받아 실행 중인 상태를 의미

🌿 일시중단/중단상태

- I/O와 같은 인터럽트 발생으로 프로세스 실행이 중단되는 상태

🌿 종료상태 

- 프로세스 완전 종료

🦥 프로세스의 메모리 구조

🌿 스택

- 지역변수, 매개변수, 함수가 저장 컴파일시에 크기가 결정

- 지역변수인데 Reference 타입이라면 Heap에 저장하고 저장한 주소값을 Stack에 저장

- 스레드의 경우 스택을 하나씩 가지고 있음

🌿 힙

- malloc과 같이 동적 할당할 때 사용되고 런타임시 크기가 결정

- new 연산자로 생성된 객체, Array와 같이 동적으로 생성된 데이터가 저장

- Reference 타입 데이터가 저장

🌿 데이터 정역

- 전역변수, 정적변수가 저장

- BSS 영역 : 초기화가 되지 않은 변수가 0으로 초기화되어 저장

- Data 영역 : 초기화되어 저장되고 0이 아닌 다른 값으로 할당된 변수 저장

🌿 코드영역

- 프로그램에 내장되어 있는 소스 코드가 들어가있는 영역

🦥 스레드와 멀티스레딩

🌿 스레드

- 프로세스의 실행 가능한 가장 작은 단위

- 프로세스를 작업별로 나눈 것

🌿 멀티스레딩

- 프로세스 내 작업을 여러개의 스레드로 처리하는 기법으로 스레드끼리 자원을 공유

 

🦥 공유 자원과 임계 영역

🌿 공유 자원

- 시스템 안에서 프로세스, 스레드가 함께 접근할 수 있는 메모리, 데이터, 파일, 프린터, 모니터 등의 자원을 의미

- 경쟁상태 : 여러개의 프로세스 혹은 스레드가 동시에 자원을 읽거나 쓰는 상황

🌿 임계 영역

- 공유 자원의 독점을 보장하는 영역을 임계영역이라고 한다

- 경쟁상태 : 여러개의 프로세스가 동시에 자원을 읽거나 쓰는 상황

🌿 임계 영역 해결 조건

- 상호배제 : 한 프로세스가 임계영역에 들어가면 다른 프로세스는 임계영역에 진입할 수 없음

- 한정대기 : 어떤 프로세스도 무한대기를 하지 않아야 함

- 융통성 : 한 프로세스가 다른 프로세스의 일을 방해해서는 안됨

🌿 임계 영역 해결 방법 (1) 뮤텍스

- 공유자원을 사용하기 전 잠금을 설정하고 사용한 후에는 잠금을 해제하는 것

- 잠금 설정시 다른 스레드는 임계영역 = 잠긴 영역에 접근할 수 없음

- 뮤텍스는 하나의 상태만 가짐

🌿 임계 영역 해결 방법 (2) 세마포어

- 공유자원에 접근할 수 있는 프로세스 혹은 스래드의 최대 허용치를 두어 자원에 대한 접근을 제한

🌿 임계 영역 해결 방법 (3) 모니터

- 둘 이상의 스레드나 프로세스가 공유 자원에 안전하게 접근할 수 있도록 공유자원을 숨기고 접근에 대한 인터페이스만 제공