애플리케이션 레이어 (Application Layer) : UDP 기반의 DNS, 소켓 (Socket)

한양대학교 이석복 교수님의 2017년 2학기 컴퓨터 네트워크 강의를 듣고 정리한 글입니다.

 

 

목차

• DNS 가 UDP 기반으로 동작하는 이유
• 소켓 (Socket)
• 소켓의 종류 (Two essential types of sockets)
• Socket Functions(TCP case)

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DNS 가 UDP 기반으로 동작하는 이유

HTTP, DNS 둘 다 Application Layer Protocol 로서 Transport Layer Protocol 인 TCP 와 UDP 를 사용한다. HTTP 가 TCP 기반이라는 것은 잘 알려져 있다. 그렇다면 DNS 는 어떤 프로토콜을 사용할까 ? 직관적으로 생각하면 데이터가 유실되면 안 되기 때문에 TCP 를 사용할 것만 같다. 하지만  현재 DNS 는 UDP 를 사용한다. 그렇다면 데이터 유실을 감수하고도 왜 DNS 는 UDP 기반으로 동작하는 것일까 ? 실제 TCP 는 UDP 에 비해 데이터를 담고, 보내는 전송 과정에서 딜레이가 있다. DNS 는 단지 아주 크기가 적은 데이터인 주소만 알면 되는데, TCP 는 너무 오래 걸린다. 그럼  데이터 유실 문제는 어떻게 할까 ? HTTP 커뮤니케이션에서는 HTTP Response 내 데이터 양이 매우 많을 수도 있고, 대량의 데이터가 유실되는 것은 큰 문제가 될 수 있다. 그러나 DNS 의 경우 DNS Query 내 Response 에 들어가는 데이터 자체가 매우 작다. 호스트 네임을 전송하고, IP 주소를 받아오는 것이 끝이므로 데이터 자체가 몇 바이트 채 되지 않는다. 유실될 확률이 적을 뿐더러, 유실이 되더라도 큰 부담이 없다. 무엇보다 UDP 기반으로 동작하는 것이 빠르고, TCP 보다 현실적으로 훨씬 효율적이다. 따라서 DNS는 현재 UDP 기반으로 동작한다.

 

 

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소켓 (Socket)

• An interface between applicatioin and network
  • The application creates a socket
  • The socket type dictates the style of communication
    • reliable vs best effort
    • connection-oriented vs connectionless
• Once configured, the application can
  • pass data to the socket for networt transmission
  • receive data from the socket (transmitted through the networt by some other host)

 

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소켓의 종류 (Two essential types of sockets)

SOCK_STREAM

• a.k.a. TCP
• reliable delivery
• in-order guaranteed
• connection-oriented
• bidirectional

 

SOCK_DGRAM

• a.k.a.  UDP
• unreliable delivery
• no order guarantees
• no notion of "connection"
  • app indicates dest, for each packet
• can send or receive

 

 

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Socket Functions (TCP case)

TCP 기반의 소켓 통신을 위한 C 언어 함수에 대해 알아본다.

 

 

 

아래와 같은 순서로 함수를 호출하여 클라이언트와 서버를 연결한다.

 

TCP Server 

• socket() :이 함수를 call 하며 Socket API 를 사용을 시작한다. socket 함수의 파라미터로 TCP Socket, UDP Socket 을 정할 수 있다.
• bind() :  생성한 Socket 을 몇 번 port 에 장착할지 정한다.
• listen() : 서버에 특화된 함수이다. 이 소켓을 듣는 용도로 쓰겠다는 것이다. 즉, 서버이므로 액션을 취하는 것이 아니라 클라이언트를 기다리는 것을 의미한다.
• accept() : bloking 함수이다. 클라이언트로부터 Request 가 올 때까지 기다린다.

 

blocks until connection from client

 

TCP Client

• socket() : 역시 Socket 을 시작한다.
• connect() : 상대 Server 에 TCP connection 을 맺는다. 서버 주소 등이 들어간다. bloking 함수이다.

 

TCP three-way handshaking

 

연결 후, TCP Client 는 write()  를 통해 데이터를 요청하고, TCP Server 는 read() 를 통해 데이터를 처리하는 것을 반복한다.

두 함수 역시 blocking  함수이다.

 

통신 완료 후, close() 를 통해 소켓을 종료한다.

 

 

UDP 기반 소켓 통신은 간단하다. Server 측에서 Socket 을 열고 Bind 하면, Client 측에서도 Socket 을 열고 바로 통신하면 된다.

 

 

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Reference

WuT Com-Server: TCP/IP sockets application