DNS와 웹 통신 흐름

📝 개념 정의

DNS (Domain Name System)

도메인 이름을 IP 주소로 변환해주는 분산 데이터베이스 시스템입니다.

비유: 웹사이트를 위한 주소록

필요성:

사람: www.google.com (호스트 이름) 선호
라우터: 142.250.207.46 (IP 주소) 필요
DNS가 이 둘을 연결

🎯 DNS 구조

분산 계층 데이터베이스

중앙 집중식 데이터베이스의 문제점:

❌ 서버 고장 시 전체 시스템 마비
❌ 트래픽 집중으로 과부하
❌ 먼 거리로 인한 지연
❌ 유지보수 어려움

해결책: 계층 형태로 분산

                [Root DNS Server]
                       |
        ┌──────────────┼──────────────┐
        |              |              |
    [.com TLD]    [.org TLD]    [.kr TLD]
        |
    [google.com]
        |
    [www.google.com]

DNS 서버 계층

1. 루트 DNS 서버

전 세계에 1000개 이상의 인스턴스 분산
TLD 서버의 IP 주소 제공
최상위 계층

2. TLD (Top-Level Domain) DNS 서버

.com, .org, .net, .kr 등 관리
책임 DNS 서버의 IP 주소 제공

3. 책임 (Authoritative) DNS 서버

조직의 자체 DNS 서버
실제 호스트 이름과 IP 주소 매핑 정보 보유

🔍 DNS Query 과정

www.google.com 조회 예시

1. DNS Recursor (ISP DNS 서버)
   ↓ "www.google.com의 IP 주소는?"
2. Root DNS Server
   ↓ ".com TLD 서버로 가세요"
3. .com TLD Server
   ↓ "google.com 책임 서버로 가세요"
4. google.com Authoritative Server
   ↓ "142.250.207.46 입니다"
5. DNS Recursor
   ↓ IP 주소 반환
6. 클라이언트

Query 유형

재귀적 질의 (Recursive Query)

DNS Recursor가 최종 답을 찾을 때까지 반복
클라이언트는 한 번만 요청

반복적 질의 (Iterative Query)

각 DNS 서버가 다음 서버 주소만 알려줌
클라이언트가 직접 여러 서버에 요청

💾 DNS 캐싱

목적

DNS 성능 향상
네트워크 DNS 메시지 수 감소

캐싱 위치 (우선순위순)

브라우저 캐시: 브라우저 자체 DNS 캐시
OS 캐시: 운영체제 DNS 캐시
라우터 캐시: 공유기 DNS 캐시
ISP DNS 캐시: 인터넷 서비스 제공자 DNS 캐시

특징

일정 시간(TTL) 후 자동 삭제
IP 주소 변경에 대응

🌐 웹 통신의 전체 흐름

www.google.com 접속 시 일어나는 일

1. URL 입력

사용자가 브라우저 주소창에 www.google.com 입력

2. DNS 조회 (캐시 확인)

브라우저 → OS → 라우터 → ISP 순으로 캐시 확인

3. DNS Query (캐시 없을 경우)

ISP DNS 서버가 재귀적 질의로 IP 주소 탐색

4. IP 주소 응답

DNS가 142.250.207.46 반환

5. TCP 연결 수립

3-way handshake로 TCP 연결 생성

Client          Server
  |  SYN          |
  |-------------->|
  |  SYN-ACK      |
  |<--------------|
  |  ACK          |
  |-------------->|

6. HTTP 요청

GET 요청으로 웹 페이지 요청

GET / HTTP/1.1
Host: www.google.com

7. 서버 처리

웹 서버 (Web Server):

정적 컨텐츠 처리 (HTML, CSS, 이미지)
Apache, Nginx 등

WAS (Web Application Server):

동적 컨텐츠 처리 (JSP, PHP 등)
데이터베이스 조회
비즈니스 로직 수행
Tomcat, JBoss 등

Client → Web Server → WAS → Database
                ↓
            응답 생성

8. HTTP 응답

서버가 HTML 문서 및 상태 코드 반환

HTTP/1.1 200 OK
Content-Type: text/html

<html>...</html>

상태 코드:

1xx: 정보 메시지
2xx: 성공 (200 OK)
3xx: 리다이렉트
4xx: 클라이언트 오류 (404 Not Found)
5xx: 서버 오류 (500 Internal Server Error)

9. 렌더링

브라우저가 HTML, CSS, JavaScript를 파싱하여 화면에 표시

🖥️ 웹 서버 vs WAS

웹 서버 (Web Server)

역할: 정적 컨텐츠 제공

HTML, CSS, 이미지 파일
빠른 응답 속도

예시: Apache, Nginx

WAS (Web Application Server)

역할: 동적 컨텐츠 생성

비즈니스 로직 처리
데이터베이스 연동
사용자별 맞춤 컨텐츠

예시: Tomcat, JBoss, WebSphere

시스템 구성

WAS만 사용 (WAS + DB)

Client → WAS (정적 + 동적) → DB

❌ WAS 과부하 가능
❌ 정적 리소스 처리로 애플리케이션 로직 지연

웹 서버 + WAS 사용 (권장)

Client → Web Server (정적) → WAS (동적) → DB

✅ 역할 분담으로 효율적
✅ 정적 리소스 많으면 웹 서버 증설
✅ 동적 리소스 많으면 WAS 증설
✅ 장애 격리 (WAS 오류 시 웹 서버는 정상)

💡 심화 내용

DNS 레코드 타입

| 타입 | 설명 | 예시 | |------|------|------| | A | 도메인 → IPv4 주소 | google.com → 142.250.207.46 | | AAAA | 도메인 → IPv6 주소 | google.com → 2404:6800:4004:... | | CNAME | 도메인 별칭 | www.google.com → google.com | | MX | 메일 서버 | gmail.com → aspmx.l.google.com | | NS | 네임 서버 | google.com → ns1.google.com |

DNS 보안 (DNSSEC)

DNS 응답의 무결성 검증
DNS 스푸핑 공격 방지
디지털 서명 사용

❓ 면접 질문 예시

Q1. DNS란 무엇이고 왜 필요한가요?

답변: DNS는 도메인 이름을 IP 주소로 변환해주는 시스템입니다. 사람은 www.google.com과 같은 이름을 기억하기 쉽지만, 컴퓨터는 IP 주소로 통신합니다. DNS가 이 둘을 연결하여 사용자는 기억하기 쉬운 도메인 이름으로 웹사이트에 접속할 수 있습니다.

Q2. www.google.com을 입력하면 어떤 일이 일어나나요?

답변:

브라우저가 DNS 캐시 확인
캐시에 없으면 DNS Query로 IP 주소 조회
IP 주소를 받아 TCP 3-way handshake로 연결
HTTP GET 요청 전송
웹 서버/WAS가 요청 처리
HTTP 응답 수신
브라우저가 HTML 렌더링

Q3. DNS 캐싱이 필요한 이유는?

답변: 매번 DNS Query를 수행하면 네트워크 트래픽이 증가하고 응답 시간이 길어집니다. DNS 캐싱을 통해 이전에 조회한 도메인의 IP 주소를 저장해두면, 다음 요청 시 빠르게 응답할 수 있어 성능이 향상됩니다.

Q4. 웹 서버와 WAS를 분리하는 이유는?

답변: 웹 서버는 정적 컨텐츠를, WAS는 동적 컨텐츠를 처리하도록 역할을 분담하면 효율적입니다. 정적 리소스가 많으면 웹 서버를 증설하고, 동적 처리가 많으면 WAS를 증설할 수 있어 유연한 확장이 가능합니다. 또한 WAS 장애 시에도 웹 서버는 정적 컨텐츠를 제공할 수 있어 가용성이 높아집니다.

Q5. DNS는 왜 분산 구조인가요?

답변: 중앙 집중식 DNS는 단일 장애점(SPOF)이 되어 서버 고장 시 전체 인터넷이 마비될 수 있습니다. 또한 전 세계의 모든 DNS 요청을 한 곳에서 처리하면 트래픽 과부하와 지연이 발생합니다. 분산 계층 구조로 설계하면 안정성과 성능을 모두 확보할 수 있습니다.

📚 원본 참고 자료

출처 1: 2023-CS-Study

링크: network_dns_and_network_flow.md
내용: DNS 구조, DNS Query, 웹 통신 흐름, 웹 서버/WAS

출처 2: backend-interview-question

파일: /Users/PARK/Desktop/MyBook/backend-interview-question/README.md (라인 112-122)
내용: 웹 통신 흐름 면접 질문

추가 학습 자료

Web Server와 WAS의 차이
James F. Kurose, Keith W. Ross, 『컴퓨터 네트워킹 하향식 접근』

DNS와 웹 통신 흐름

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📝 개념 정의

DNS (Domain Name System)

🎯 DNS 구조

분산 계층 데이터베이스

DNS 서버 계층

1. 루트 DNS 서버

2. TLD (Top-Level Domain) DNS 서버

3. 책임 (Authoritative) DNS 서버

🔍 DNS Query 과정

www.google.com 조회 예시

Query 유형

재귀적 질의 (Recursive Query)

반복적 질의 (Iterative Query)

💾 DNS 캐싱

목적

캐싱 위치 (우선순위순)

특징

🌐 웹 통신의 전체 흐름

www.google.com 접속 시 일어나는 일

1. URL 입력

2. DNS 조회 (캐시 확인)

3. DNS Query (캐시 없을 경우)

4. IP 주소 응답

5. TCP 연결 수립

6. HTTP 요청

7. 서버 처리

8. HTTP 응답

9. 렌더링

🖥️ 웹 서버 vs WAS

웹 서버 (Web Server)

WAS (Web Application Server)

시스템 구성

WAS만 사용 (WAS + DB)

웹 서버 + WAS 사용 (권장)

💡 심화 내용

DNS 레코드 타입

DNS 보안 (DNSSEC)

❓ 면접 질문 예시

Q1. DNS란 무엇이고 왜 필요한가요?

Q2. www.google.com을 입력하면 어떤 일이 일어나나요?

Q3. DNS 캐싱이 필요한 이유는?

Q4. 웹 서버와 WAS를 분리하는 이유는?

Q5. DNS는 왜 분산 구조인가요?

📚 원본 참고 자료

출처 1: 2023-CS-Study

출처 2: backend-interview-question

추가 학습 자료

⬅️이 문서를 참조하는 문서