P2P 연결의 특징과 연결을 위한 기술들

P2P 는 관심있게 보고있는 기술 중 하나이다. 본 포스팅은 P2P 특징과 연결을 위한 기술들을 기술한다.

P2P 기술 개요

 P2P 기술이란 Peer To Peer 의 약자로, 소수의 서버에 집중되는 형태의 네트워크가 아닌 구성원들의 대역폭에 의존하는 다대다 통신망 기술이다. 여기서 언급하는 Peer 란 하나이자 모든 네트워크 구성요소를 말하며 모든 Peer 가 서버이자 클라이언트가 될 수 있는 구조를 지향한다. 최근에는 그리드 컴퓨팅과 그 이상의 블록체인의 기반 기술로 진화해나가고 있는 기술이다.

P2P 의 특징

 IP 네트워크는 IP주소만 알고 있으면 어떠한 단말기에도 도달할 수 있다. 인터넷에서 P2P 응용기술은 IP 네트워크 오버레이 네트워크(Overlay Network : OLN)라고 볼 수 있다. P2P는 모든 단말이 동일하지만 특별한 기능과 역할을 가진 단말이 존재하지 않으므로 연결하는 사용자수가 방대하게 되어도 특정 단말에 부하가 집중(확장성이 높은 신뢰성)한다. 즉, 더 많은 단말기로 전달이 가능하게 된다. 반면 SC 모델(Server-Client 모델)의 경우 클라이언트의 수가 증가함에 따라 서버의 처리 능력 및 서버에 연결되어있는 네트워크 회선에 부하가 집중되게 된다.(확장성이 낮다) 이에 따라서 서버 회선 비용도 크게 절감할 수 있다. 

 P2P 방식은 통신 상대 특정에 있어서 곤란한 문제를 갖고 있다. 통신상대의 IP 주소를 확인 하는 방법을 마련할 필요가 있는 것이다. 또한 통신 경로에 의한 통신 속도의 제한이 발생하게 된다. 하지만 모든 단말간 회선 품질이 동일함을 보장하는 것은 인터넷에서 불가능한 요구이다. SC 모델이 클라이언트들에 대해서 가능한한 빠른 회선 서버에 연결하도록 설계할 수 있는 반면에 P2P 방식은 그렇지 않기 때문에 회선 망에 있어서 장애를 가져올 수 있다. 

P2P 연결을 위한 기술들

 

 P2P 연결을 위해선 기본적으로 네트워크 망에 대한 이해가 필수적이다. 전통적인 서버-클라이언트 모델이 아니기 때문에, 다음과 같은 테크닉(?) 을 이용해서 연결 구조를 형성한다.

- Relaying : ClientA와 ClientB가 통신을 하는데 있어서 경우에 따라 NAT(Network Address Translation) 하에 놓일 수 있다. 이들의 통신을 중계하기 위해서 중계서버를 두고 서버를 통해 통신하는 방식이다. 접속이 유효한 동안 계속 주고받을 수 있으나 불필요한 대역폭의 낭비와 서버의 리소스를 소모하게 된다. 

- Connection Reversal : 하나의 클라이언트가 NAT 뒤에 위치하는 경우 B가 A로 연결을 시도할 때, A의 사설 IP로는 당연히 접속이 불가능하고, 서버 S가 관찰하는 NAT의 공인 IP로의 접속은 A에서 나가는 것만 허용하기 때문에 역시 접속이 불가능하다. 그래서 중계 서버 S를 이용해서 B의 공인 IP를 서버 S에게 알려준 다음 역으로 A가 접속을 시도하여 커넥션을 맺게 한다. 

- UDP Hole punching : 두 개의 클라이언트가 전부 각각의 NAT 뒤에 위치한 경우이다. 이 경우에는 두 클라이언트가 같은 NAT 뒤에 있는가 혹은 다른 NAT 뒤에 있는가로 경우가 분류된다. 

두 클라이언트가 서로 다른 각각의 NAT 뒤에 있을 때 클라이언트 A가 클라이언트 B와 연결을 맺으려면 중계서버 S를 이용해야 한다. S에 접속할 때 서버는 클라이언트 A의 정보(사설 및 공인 IP)를 취득하여 저장하게 되고 B가 접속할 때도 이 정보를 저장하게 된다. 만약 A가 B에 대해 연결을 요청하게 되면 S는 A와 B에게 동시에 서로의 IP 정보를 보내주게 되고 각 클라이언트는 이를 통해 각각 연결시도를 하게 되어 커넥션이 맺어질 수 있게 된다.