클라이언트와 서버의 통신 과정

웹 환경에서 클라이언트와 서버의 통신 과정 정리

1. DNS Query¶

클라이언트가 DNS Resolver로 검색 요청을 보내고 DNS Resolver가 실제 서비스 서버의 IP를 탐색해서 알려주는 과정을 DNS Query라고 하며, 수행 방식에 따라 Iterative, Recursive 두 가지 방식이 있다.

DNS 시스템을 구성하는 요소들은 아래와 같다.

Root DNS: 전 세계 영역을 다루는 DNS, 현재는 전 세계에 13개 존재
Top Level DNS, TLD name server: .kr, .com 수준의 DNS
Second Level DNS: .co 수준의 DNS
DNS Resolver
- 클라이언트 사이드의 DNS 역할 수행
- DNS 쿼리 시작 및 수행 관리

Recursive DNS Query¶

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title: Recursive DNS Query
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sequenceDiagram
    Client ->> DNS Resolver : request
    activate Client
    activate DNS Resolver
    alt if data in DNS Resolver Cache
        DNS Resolver -->> Client : service server IP
    else if not data in DNS Resolver Cache
        DNS Resolver ->> Root DNS : request TLD IP
        Root DNS -->> DNS Resolver : return TLD IP
        DNS Resolver ->> Top Level DNS : request Second Level DNS IP
        Top Level DNS -->> DNS Resolver : return Second Level DNS IP
        DNS Resolver ->> Second Level DNS : request service server IP
        Second Level DNS -->> DNS Resolver : return service server IP
        DNS Resolver -->> Client : service server IP
        deactivate DNS Resolver
    end
    Client ->> service server : request
    deactivate Client

Tip

Iterative DNS Query 방식에 비해 응답 속도가 빠르다는 장점이 있으나, 부하가 심해 공격에 취약한 단점이 있다.

Iterative DNS Query¶

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title: Iterative DNS Query
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sequenceDiagram
    Client ->> DNS Resolver : request
    activate Client
    activate DNS Resolver
    alt if data in DNS Resolver Cache
        DNS Resolver -->> Client : service server IP
    else if not data in DNS Resolver Cache
        DNS Resolver ->> Root DNS : request TLD IP
        Root DNS -->> DNS Resolver : return TLD IP
        DNS Resolver -->> Client : return TLD IP
        deactivate DNS Resolver
        Client ->> Top Level DNS : request Second Level DNS IP
        Top Level DNS -->> Client : return Second Level DNS IP
        Client ->> Second Level DNS : request service server IP
        Second Level DNS -->> Client : return service server IP
    end
    Client ->> service server : request
    deactivate Client

2. HTTP/HTTPS¶

3-way handshake¶

HTTP 통신을 위해 TCP 헤더에 있는 SYN, ACK 비트를 통해 연결을 확인하는 과정을 3-way handshake라고 한다.

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title: 3-way handshake
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sequenceDiagram
    Client ->> Server : SYN
    Note over Client, Server : TCP 헤더에 SYN 플래그 지정한 세그먼트 발송
    Server -->> Client : SYN-ACK
    Note over Client, Server : 연결 수락 시 SYN과 ACK 플래그 지정 세그먼트 발송
    Client ->> Server : ACK
    Note over Client, Server : 연결 수락 세그먼트 수신 확인
    Client ->> Server : HTTP request
    Server -->> Client : HTTP response

SYN: SYNchronize
SYN-ACK: SYNchronize-ACKnowledgement
ACK: ACKnowledgement

SSL handshake¶

HTTPS 통신을 위해서는 보안 절차(HTTP Secure)가 포함된 SSL handshake 절차를 진행해야 한다.

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title: SSL handshake
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sequenceDiagram
    Client ->> Server : Client Hello
    Note over Client, Server : 사용할 암호화 알고리즘 목록(cipher sweet)과 난수, 세션 ID 등을 전송
    Server -->> Client : Server Hello
    Note over Client, Server : 암호화 알고리즘 중 사용할 알고리즘 선택 결과, 난수, 세션 ID 등을 전송
    Server -->> Client : Certificate
    Note over Client, Server : 인증서를 전송하며 암호화에 사용할 공개키 전송
    Server -->> Client : Server Key Exchange
    opt
        Server -->> Client : Certificate Request
    end
    Server -->> Client : Server Hello Done
    opt
        Client ->> Server : Certificate
    end
    Client ->> Server : Client Key Exchange
    opt
        Client ->> Server : Certificate Verify
    end
    Client ->> Server : Change Cipher spec
    Client ->> Server : Finished
    Server -->> Client : Change Cipher spec
    Server -->> Client : Finished
    Client ->> Server : HTTPS request
    Server -->> Client : HTTPS response

3. Web Server/WAS¶

클라이언트가 서버로 요청을 보낼 경우 웹서버가 정적 요청을 처리하고, Web Application Server와 TCP/IP 통신을 통해 복잡한 로직을 처리하여 처리 결과를 회신함

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title: How response working with Web Server, WAS
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sequenceDiagram
    Client ->> Web Server : request
    activate Client
    activate Web Server
    Web Server -->> Client : static response
    Web Server ->> WAS(WSGI) : request
    WAS(WSGI) -->> Web Server : response
    Web Server -->> Client : response
    deactivate Web Server
    deactivate Client

Note

과거에는 웹서버가 클라이언트의 요청을 접수한 후에 복잡한 로직을 처리하기 위해 Common Gateway Interface(CGI)를 통해 고급언어로 작성된 프로그램을 실행하고 출력 결과를 회신하였다.

그러나 가상 머신을 기반으로 실행되는 언어로 작성된 프로그램을 매 요청마다 새롭게 실행하는 것은 처리속도가 너무 느리기 때문에 해당 언어로 개발된 애플리케이션을 상시 실행해두는 Web Application Server(WAS), Web Server Gateway Interface(WSGI) 등의 방식이 개발되었다.