[4월 16일] 오늘의 주제: 네트워크

Q. 개발자로서 DNS를 구현한다면 어떤 자료구조를 선택하고 어떤 프로토콜을 선택할 것 같은지?
A. Map

 

 

Q. 맵으로 자료구조를 선택하였을 때 유저의 DNS 쿼리가 들어온다면 처리하느데 소요되는 시간 복잡도는?
A. 최선의 경우 O(1) 이고 해시충돌이 일어날 경우 O(N)

 

Q. 그럼 해시 충돌은 왜 일어날까요?
A. 먼저 해시 함수란 임의의 길이를 갖는 메시지를 입력받아 고정된 길이의 해시값을 출력하는 함수
해시테이블은 해시함수(key값을 mod 연산)를 사용해서 나온 해시값을 key값으로 하고 데이터를 Value로 하여 테이블 형태로 만든다.여기서 해시값을 key값으로 해시 테이블에 insert 하려고 보니까 이미 데이터가 있는 경우를 해시충돌 이라고 한다.

 

Q. 그렇다면 충돌을 해결하기 위한 알고리즘은?
A. Open Addressing: 다음 버킷이 비어있는지 하나씩 순차적으로 증가하면서 빈 버킷을 찾는 행위
Chaining: 보통은 이 방식으로 해결을 많이 하며, 해당 버킷(노드)에 chaining 형태로 계속 뒤로 붙인다.

 

Q. 공간 복잡도 측면에서는 어떻게 될까요?
A. 시간 복잡도와 반대로 최소의 경우 O(N): 모든 객체에 대해서 다 다른 값을 리턴하는 경우, 최대의 경우 O(1): 해시 함수가 모두 같은 값을 리턴하는 경우

 

Q. DNS를 조회하는데 TCP와 UDP 중에 어떤것을 사용할 것 같은지?
A. 기본적으로는 UDP를 사용할 것 같습니다. DNS 쿼리와 응답은 대부분 작은 크기의 패킷으로 전성되기 때문에, UDP의 높은 전송속도와 적은 오버헤드가 유리합니다. 또한, UDP는 연결 지향적이지 않기 때문에 연결 설정 및 해제 과정이 필요하지 않아서 빠르고 경량화된 구현이 가능합니다.
하지만, 대규모 트래픽이 발생하거나 보안강화가 필요한 경우에는 TCP를 고려할 수 있습니다.
TCP는 연결 지향적이고, 데이터 전송 과정에서 오류가 발생할 경우 재전송을 통해 데이터 무결성을 유지할 수 있기 때문입니다.

+ TCP는 3 Way Handshake 비용이 너무 크다
* MTU(Maximum Transmission Unit): 데이터링크에서 패킷에 담아 운반 가능한 최대 크기

 

Q. 4 Way Handshake란?
A. TCP/IP 네트워크 환경에서 서버와 클라이언트 연결을 해제(세션 종료)하는데 필요한 프로세스입니다.
1. 클라이언트가 연결 종료 요청 패킷(FIN)을 보냅니다.
2. 서버는 FIN을 받고 데이터 전송을 모두 마쳤다면 ACK를 보냅니다.
3. 서버가 보낸 데이터를 모두 수신한 것을 확인한 후, 이번엔 서버가 연결 종료 요청 패킷(FIN)을 보냅니다.
4. 클라이언트가 응답(ACK)를 보냅니다.

 

Q. 로드 밸런서를 통해서 유저는 1, 2, 3번 서버 중에 임의의 서버에 접속을 한 상황입니다. 그리고 로드 밸런서의 라우팅 규칙에 따라서 접속한 서버는 서로가 어떤 정보를 세션에 저장했는지 공유하지 않습니다. 이 상황에서 로드 밸런서를 사용해서 이 세션 처리를 해주려고 한다면 어떤 솔루션을 제시할 것 같으신가요? (별도의 세션 서버를 두는 방식인 클러스터링 또는 글로벌세션 제외)
A. Sticky session(세션을 사용하여 트래픽을 분산하는 것이다.)을 사용합니다.
세션도 결국 HTTP 헤더의 한 필드이기에 로드 밸런서가 OSI 7계층인 애플리케이션 계층(HTTP, FTP)까지 볼 수 있습니다.
특정 세션 id를 가진 유저는 특정 서버에 라우팅되도록 라우팅 룰을 설정할 수 있습니다.

 

Q. 우리가 갖고 있는 LB가 노후화 되어서 7계층을 들여다 볼 수 있는 L7 장비가 아니고 L4 장비일 경우에는 어떻게 위와 같은 일을 할 수 있을까?
A. IP를 이용하여 모듈러 연산을 하여 서버에 분배합니다.
(IP를 정수화 한다음 그 정수를 서버 대수대로 나누기를 하고 나머지로 라우팅)