브라우저에 google.com을 입력했을 때 일어나는 일에 대해 말해보세요.

브라우저에 google.com을 입력했을 때 일어나는 일에 대해 말해보세요. 라는 질문은 기술면접 준비를 해봤다면 한번쯤 들어봤을법한 질문이다. 이에 내부 동작을 차근차근 정리해보고자 한다.

일반적으로 클라이언트가 요청을 보내고 서버가 응답을 보낸다. 라고 하는데 내부적으로는 많은 일들이 일어난다. 

1. URL 입력: 사용자가 웹 브라우저에 URL을 입력한다.
2. 도메인 이름 추출: 브라우저는 입력한 URL에서 도메인 이름을 추출한다.
3. DNS 쿼리 전송: 브라우저는 DNS 리졸버에 도메인 이름을 전달하여 해당 IP 주소를 요청한다.
4. IP 주소 수신: DNS 리졸버가 도메인 이름에 대한 IP 주소를 반환한다.
5. 소켓 연결 수립: 이제 브라우저는 IP 주소를 사용하여 해당 서버와의 TCP/IP 소켓 연결을 수립한다. 이때 3-way handshake가 일어난다.
6. HTTP 메시지 생성: 연결이 수립된 직후, 브라우저는 HTTP 요청 메시지를 생성한다. 이 메시지에는 요청하는 URI, 메소드, 및 필요한 HTTP 헤더가 포함된다.
7. HTTP 요청 전송: 생성된 HTTP 메시지는 소켓을 통해 서버에 전송된다.
8. 응답 처리: 응답에서 데이터를 추출한다.
9. 연결 끊기: 서버와의 연결을 끊고 소켓을 말소시킨다.

 

도메인 이름 추출

우리가 url을 입력하면 브라우저는 이를 해독한다. url에는 많은 정보들이 담겨있다.

출처: https://webflow.com/glossary/url

 

프로토콜, 도메인, 파일의 경로가 정보로 담겨있는데 브라우저는 여기서 웹서버 이름(도메인명)과 파일명을 각각 알아낸다. 

DNS 쿼리 전송

우리가 누군가를 찾아가려면 주소를 알아야 하듯이, HTTP 메시지도 목적지까지 보내려면 주소가 필요하다. 인터넷 세상에서 주소 역할을 하는 것이 바로 IP주소이다. 그러나 앞서 본 서버명(도메인명)은 문자로 되어있다. 그래서 서버명을 IP주소로 바꿔줘야하는데 이때 사용하는 것이 DNS이다. 

소켓라이브러리에 있는 DNS 리졸버가 DNS 서버를 조회해 웹서버의 이름을 IP 주소로 바꾼다. 이 과정도 내부적으로는 DNS 리졸버가 DNS 서버에 보낼 메시지를 만들고 OS 내부의 프로토콜 스택이라는 녀석에게 메시지를 보내면, 이 메시지는 LAN 어댑터를 거쳐 DNS 서버로 전송된다. 

이후 DNS 서버로부터 응답이 돌아오면 리졸버가 내용을 해독해 IP주소를 추출해서 애플리케이션에게 건네준다. 

소켓 연결 수립 & 데이터 전송

이제 IP주소를 알았으니 해당 주소에 연결하고, 데이터를 주고받으면 된다. 해당 과정 역시 소켓 라이브러리가 관여한다.

전체적인 과정은 아래와 같다.

애플리케이션이 socket 메소드를 호출하면 소켓라이브러리는 소켓을 할당하고, 해당 소켓의 식별자 역할을 하는 디스크립터라는 것을 리턴한다.

그러면 애플리케이션은 이 디스크립터와 IP주소, 포트번호를 프로토콜 스택에 전달한다. 그러면 프로토콜 스택은 그 정보로 연결을 수립해준다. 우리가 흔히 아는 3 way handshake가 이때 발생된다. 

연결이 수립되고 나면 메시지를 전송하는데, 브라우저는 HTTP 메시지라는 것을 만들고, write라는 메소드를 호출해 HTTP 메시지를 서버로 전송한다.

서버로부터 응답이 오면 수신버퍼라는 메모리 영역에 저장한다. 이 영역은 애플리케이션 내부이기 때문에 수신버퍼에 저장한다는 것은 애플리케이션에 넘겨준다는 말과 같다. 

위 과정이 모두 끝나면 연결을 끊고, 소켓을 말소한다. 이때 4 way handshake가 발생한다.

참고로 HTTP 메시지는 아래와 같이 생겼다. 

만약 웹페이지에 영상, 사진 등 미디어 자료가 있다면 이것들도 서버에서 읽어와야 한다. 하지만 앞서 브라우저가 만든 리퀘스트 메시지를 보면 한 번의 요청에는 하나의 URI만 담을 수 있다. 

따라서 이런 경우, 브라우저는 미디어 정보가 들어갈 위치를 공백으로 비워두고 미디어 자료를 서버에 재요청해 읽어와서 공백을 메꿔준다. 즉 하나의 html에 3개의 사진이 있다면 브라우저는 총 4번의 요청을 보내야 한다.