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04_Connection_Management.md

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04_Connection_Management.md

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4장 커넥션 관리

4.1    TCP 커넥션 💨

전세계의 HTTP 통신은 패킷 교환 네트워크 프로토콜들의 계층화된 집합인 TCP/IP를 통해 이루어진다.


1. 다음은 웹서버가 TCP 커넥션을 통해 웹 서버에게 요청을 보내는 개략적인 과정이다. 
1. 브라우저가 URL로부터 호스트명을 추출한다.
2. 브라우저가 호스트명에 대한 ______를 찾는다.
3. 브라우저가 ______를 얻는다.
4. 브라우저가 IP주소의 포트번호로 ___ 커넥션을 생성한다.
5. 브라우저가 서버로 HTTP ______를 전송한다.
6. 브라우저는 서버에서 온 _______를 읽는다.
7. 브라우저가 커넥션을 _____.

2. 다음은 HTTP 네트워크 프로토콜 스택이다. 빈칸을 채우시오.
_____ 애플리케이션 계층
_____ 전송 계층
_____ 네트워크 계층
Network Interfaces 데이터 링크 계층

+) 2-1. HTTPS는 HTTP와 TCP 사이에 TLS or SSL이란 보안 기능을 더한 암호화 계층이 더 있는 것이다. (O/X)

3. TCP는 ______이라고 불리는 작은 조각을 통해 데이터를 전송한다.

4. TCP 커넥션은 발신지 IP 주소, 발신지 포트,수신지 IP 주소,수신지 포트로 식별한다. (O/X)

5. 다음은 클라이언트와 서버가 HTTP 트랜잭션을 수행하기 위해 소켓 API를 사용하는 과정이다. 역할의 대상을 알맞게 채우시오.

[ _____ ] [ _____ ]
새로운 소켓을 만든다.(socket)
포트와 소켓을 묶는다.
소켓 커넥션을 허가한다.(listen)
커넥션을 기다린다.(accept)
IP주소와 포트를 얻는다.
새로운 소켓을 생성한다.
서버의 IP와 포트로 연결한다.
애플리케이션 커넥션 통지한다.
요청을 읽기 시작한다.(read)
성공적 연결 확인
HTTP 요청을 보내고 응답을 기다린다.(write, read)
HTTP 요청 메시지를 처리하고 HTTP 응답을 보낸다.(write)
HTTP 응답을 처리한다.
커넥션을 닫는다. 커넥션을 닫는다.

정답 
    1. ip 주소, 포트번호, TCP, 요청 메시지, 응답 메시지, 끊는다
    2. HTTP , TCP, IP  (2-1 : O)
    3. IP 패킷
    4. O, 네가지 중 하나라도 다르면 다르 커넥션
    5. client, server ;TCP/IP 소켓 통신의 전반적인 흐름을 기억하고자 낸 문제

4.2    TCP의 성능에 대한 고려 💭

  1. HTTP 트랜잭션의 성능은 IP 성능에 영향을 받는다. (O/X)

  2. 대부분의 HTTP 지연은 TCP 네트워크 지연 때문에 발생한다. (O/X)

  3. 다음 중 HTTP 트랜잭션을 지연시키는 원인으로 옳은 것을 모두 고르시오.
      (ㄱ) DNS 이름 분석 인프라를 사용해 URI에서 IP 주소로 변환하는 과정에서의 시간 소요
      (ㄴ) TCP 커넥션 요청을 서버에게 보내고, 서버로부터 커넥션 허가 응답 회신을 기다리는 과정에서의 시간 소요
      (ㄷ) 요청 메시지가 전달되고, 서버에 의해서 처리되는데까지의 시간 소요
      (ㄹ) 웹 서버가 HTTP 응답을 보내는데의 시간 소요

    TCP 네트워크의 지연 
     TCP 네트워크 지연 정도는 하드웨어 성능, 네트워크와 서버의 전송속도, 요청 및 응답 메시지의 크기,
 클라이언트와 서버 간의 거리, TCP 프로토콜의 기술적 복잡성에 따라 크게 달라질 수 있습니다.

- TCP 관련 지연

  • TCP 커넥션의 핸드셰이크 설정
  • TCP의 느린 시작
  • 네이글 알고리즘
  • TCP의 편승 확인응답 지연 알고리즘
  • TIME_WAIT 지연과 포트 고갈

  1. 크기가 작은 HTTP 트랜잭션은 50%의 이상의 시간을 TCP를 구성하는데 쓴다. (O/X)

    TCP 커넥션 핸드셰이크 지연 
     TCP는 데이터를 전송하기 전에 TCP 커넥션 설정을 위해 SYN과 ACK 플래그를 포함한 TCP 패킷들을 사전에 주고 받습니다.
 그리고 이러한 시간이 작은 데이터를 교환하는 경우라면 트랜잭션의 50% 이상의 시간을 차지할 수도 있게 되는 것입니다.

  2. 확인응답 지연 알고리즘이란 확인 응답이 편승되어 버리는 경우를 줄이기 위해 일정 시간동안 확인응답을 버퍼에 저장해두는 것을 의미한다. (O/X)

  3. 확인응답 지연 기능을 수정하거나 비활성화할 수 있다. (O/X)

  4. 새로 만든 TCP 커넥션은 이미 만들어진지 오래되어 데이터를 주고받은 커넥션보다 빠르다. (O/X)

    TCP 느린 시작 
         TCP 커넥션은 처음에는 최대 속도와 한 번에 전송할 수 있는 패킷의 수를 제한하지만
     시간이 지나면서 자체적으로 튜닝되어 속도를 높여갑니다.
     이처럼 인터넷의 갑작스러운 부하와 혼잡을 방지하는 방식을 `느린 시작`이라 합니다.

  5. 네이글 알고리즘은, 네트워크의 효율을 위해 패킷을 전송하기 전에 많은 양의 TCP 데이터를 한 개의 덩어리로 합치는 것을 말한다. (O/X)

  6. 네이글 알고리즘의 단점을 보완하기 위해서 확인응답 지연 알고리즘이 사용된다. (O/X)

정답 
    1. X ;HTTP 트랜잭션은 바로 아래 계층인 TCP 영향을 받는다.
    2. O ;트랜잭션 처리 시간은 TCP 커넥션 설정, 요청, 응답 보내고 기다리는거에 비해 굉장히 짧음
    3. 모두 맞음.
    4. O ;문제 하단에 설명.
    5. X ;같은 방향으로의 편승을 '증가'시키기 위해 일정 시간 기다리는 것.
    6. O ;운영체제에 따라 다르지만, 지연의 원인이 되는 확인응답 지연 관련 기능을 수정하거나 비활성화할 수 있다. (p.95)
    7. X ;TCP 커넥션은 시간이 지나면서 자체적으로 튜닝되어 
          커넥션의 최대속도와 한번에 보낼 수 있는 패킷의 수가 점점 증가한다.
          따라서 생긴지 오래되어 데이터를 주고받은 커넥션일수록 빠르다.
    8. O
    9. X ;네이글 알고리즘은 확인응답 지연과 함께 쓰일 경우 형편없이 동작한다.(p.97)

4.3    HTTP 커넥션 관리 🤝🏻

  1. 다음은 HTTP Connection 헤더에 대한 설명이다. 잘못된 부분을 제대로 고치시오.
HTTP Connection 헤더에는 `HTTP 헤더 필드 명`,`임시적 토큰 값`,`close 값`이 전달될 수 있으며,
Connection 헤더를 통해 해당 옵션을 목적지까지 무사히 전달할 수 있다.

정답 
    1. '목적지까지 무사히 전달'이 수정되어야 한다.
    ; 목적지가 아니라 홉별로, 목적지가 아니라 현재 커넥션만을 위한 정보라
      다음 커넥션에 전달하면 안됨, 다음 홉에 전달하기 전에 삭제

4.4    병렬 커넥션 🔎

이어서는 순차적인 단일 커넥션이 지니는 단점을 극복하고, HTTP 커넥션의 성능을 향상시킬 수 있는 최신 기술들을 나열하고 있다.

  1. HTTP는 여러 개의 커넥션을 맺음으로써 여러 HTTP 트랜잭션을 병렬로 처리할 수 있고, 이로 인해 단일 커넥션보다 항상 빠르다. (O/X)

  2. 브라우저는 (많은/적은) 수의 병렬 커넥션을 허용한다.


정답 
    1. X ;병렬 커넥션을 이용하면 대역폭 제한과 대기시간을 줄일 수 있어
          더 빠르게 페이지를 내려 받을 수 있어 일반적으로 더 빠르지만,
          클라이언트의 네트워크 대역폭이 좁거나 많은 커넥션을 형성 시 여러 개의 커넥션을 
          생성하면서 생기는 부하 때문에 객체들을 순차적으로 내려받는게 더 빠를 수도 있다.
    2. 적은 ;다수의 커넥션은 서버의 성능을 떨어뜨리기 때문에 실제로는 적은 수의 병렬 커넥션만을 허용한다.

4.5    지속 커넥션 ➰

  1. 지속 커넥션을 재사용하여 커넥션을 맺기 위한 준비작업에 따르는 시간을 절약할 수 있다. (O/X)

  2. 다음은 병렬 커넥션과 지속 커넥션을 정리한 표이다. 표를 채우시오.

- 병렬 커넥션 지속 커넥션
장점 a b
단점 c d

(ㄱ) 튜닝된 커넥션을 유지하여 사전 작업과 지연을 줄여줌
(ㄴ) 여러 객체가 있는 페이지의 빠른 로딩

(1) 각 트랜잭션마다 새로운 커넥션을 맺고 끊으며 시간과 대역폭이 소요된다.
(2) 연결 상태의 커넥션 누적으로 불필요한 소모 발생
(3) 각각의 새로운 커넥션은 TCP 느린 시작 때문에 성능이 떨어진다

지속 커넥션 타입에는 HTTP/1.0+의 'keep-alive' 커넥션과 HTTP/1.1의 '지속' 커넥션이 있다.

  1. 멍청한 프락시는 Connection:Keep-Alive 헤더를 이해하지 못하고 다음으로 그대로 전달한다. (O/X)
  2. 다음 문장에서 틀린 점을 찾아 고치시오.
멍청한 프락시 문제를 해결하기 위해 Proxy-Connection 비표준 확장 헤더를 사용하며,
영리한 프락시는 Proxy-Connection을 Connection 헤더로 바꾸어 원하는 효과를 얻는다. 
따라서 Proxy-Connection을 통해 멍청한 프락시와 영리한 프락시가 양 옆에 있을 때에도 
문제없이 동작할 수 있는 것이다.
  1. HTTP/1.1에서는 별도의 설정을 하지 않는 한, 모든 커넥션을 지속 커넥션으로 취급한다. (O/X)

정답 
    1. O
    2. ㄴ/ㄱ
       1,3/2
    3. O ;'멍청'한 프락시는 Connection:Keep-Alive 헤더를 그대로 전달하기 때문에
         클라이언트와 서버는 Keep-Alive인줄 아는데 프락시 혼자 종료를 기다리게 되어
         다음 요청 메시지를 제대로 처리하지 못하게 되는 문제가 생김.
    4. '양 옆에 있을 때에도 문제없이 동작'하지 못한다. p.112의 그림 4-17을 참고하면,
        영리한 프락시가 있어도 여전히 잘못된 헤더를 만들어낸다. 우리의 '멍청'한 프락시.
    5. O

4.6    파이프라인 커넥션 🧊

  1. HTTP 클라이언트는 POST와 같은 비멱등 요청은 파이프라인을 통해 보내면 안된다. (O/X)

정답 
    1. O ;HTTP 클라이언트는 POST 요청같이 수행했을 때마다 결과가 달라질 수 있는 
          요청은 파이프라인으로 보내면 안된다.
          에러가 발생하면 파이프라인을 통한 요청 중 어떤 것들이 서버에서 처리되었는지 클라이언트가
          알방법이 없기 때문이다.

4.7    커넥션 끊기에 대한 미스터리 💦

  1. 다음 중 커넥션 끊기에 대한 설명으로 옳은 것을 모두 고르시오.
    (ㄱ) 어떠한 클라이언트나 서버, 프락시도 함부로 TCP 전송 커넥션을 끊을 수 없다.
    (ㄴ) 서버는 아직 처리되지 않은 요청을 남겨둔 채 커넥션을 끊을 수 없다.
    (ㄷ) '우아하게' 커넥션을 끊는 것은 자신의 출력채널을 먼저 절반 끊기 한 다음, 다른 쪽의 출력 채널이 끊기는 것을 기다리는 것이다.
    (ㄹ) 전체 끊기 : TCP 커넥션의 입력과 출력 채널의 커넥션을 모두 끊기 위해 close()를 사용한다.
    (ㅁ) 절반 끊기 : 입력 채널이나 출력 채널 중 하나만을 개별적으로 끊기 위해 shutup()을 사용한다.
정답 
    1. (ㄴ), (ㄷ), (ㄹ)
    (ㄱ) 언제나 TCP 커넥션을 끊을 수 있다.
    (ㅁ) 아쉽게도 shutup은 없다. 절반끊기를 위해서는 shutdown()을 사용한다.