[바미] P2P, Relay 서버 방식에 대해 알아보자!

 

P2P는 Peer To Peer방식이라 해서 클라이언트 끼리 직접적으로 연결하는 방식입니다.

보통 1:1에서는 클라이언트와 클라이언트가 연결하는 형태입니다.

5명이 연결하는 다대다 형태일 때 2가지로 나뉘는데 방장을 정해서 방장에게 커넥트하는 방식. 방장이 모든 커넥션을 가지고 있는 방식이 있고,

다른 하나는 풀리 커넥션(Fully Connection)이라 해서 모두가 모두에게 커넥션 하는 방식이 있습니다.

각각 장단점이 있는데 방장을 정해서 방장에게 커넥트하는 방식은 장점이라고 보면 커넥션이 하나밖에 없으니까 하나만 관리하면 되고, 방장이 있기 때문에 4개의 커넥션을 관리하지만 각자의 입장에서는 하나만 관리하는 측면에서 봤을 때 각 클라이언트가 걸려야되는 커넥션 수가 적다는 장점이 있고, 방장이 어떤 심판 역할을 할 수 있습니다.

 

이러한 장점이 있는 반면에 단점은 방장이 게임이 나가버리거나 커넥션이 끊어지는 경우 방이 폭파되는 상황이 생길 수 있습니다.
이 때 남아있는 사람들 중에서 또 다른 방장을 뽑아서 다시 그 사람을 중심으로 바꾸는 방법이 있지만 이렇게 하면 상당히 복잡합니다.

그래서 방장이 나갔을 때의 처리가 복잡하다는 단점이 있죠.

 

풀리 커넥션(Fully Connection)방식은 각 클라이언트가 모두 다른 클라이언트에 대한 모든 커넥션을 가지고 있습니다.

각 클라이언트가 관리해야 하는 커넥션 수가 많은 단점이 있지만 한명의 커넥션이 끊어진 경우 나머지 사람들과의 커넥션이 사라지지 않았기 때문에 전환이 빠르게 된다는 장점이 있죠.

	방장 커넥션 방식	풀리 커넥션 방식
구조	방장을 정해서 방장에게 커넥트하여 방장이 모든 커넥션을 가지고 있는 형태.	서로가 서로에게 커넥션 하는 형태.
장점	커넥션이 하나이기 때문에 하나만 관리하면 됨.	한명의 커넥션이 끊어진 경우 나머지 사람들과의 커넥션이 사라지지 않았기 때문에 전환이 빠르게 된다.
단점	방장이 나갔을 때의 처리가 복잡하다.	각 클라이언트가 관리해야 하는 커넥션 수가 많다.

두번째로 Relay서버를 이용하는 방식이 있습니다.
Relay서버는 말 그대로 정해진 서버가 있고, 클라이언트들이 그 서버에 접속하는 방식입니다.

어떻게 보면 P2P에서 방장을 뽑아서 방장에게 접속하는 방식하고 비슷하다 볼 수 있는데 이것은 서버에 접속하는 방식이기 때문에 방장이 언제든지 나가거나, 컴퓨터를 꺼서 접속을 끊어버릴 수 있지만 이것은 갑자기 연결이 끊어지거나 하는 일은 잘 일어나지 않는다는 장점이 있습니다.

이것도 마찬가지로 서버가 심판이 될 수 있는데 P2P 역시 방장이 심판이 되기 때문에 불공정한 판단을 할 수 있지만(해킹으로 인해)
서버는 해킹될 위험이 적기 때문에 훨씬 더 공정하게 판단하여 진행 할 수 있습니다.

 

하지만 서버가 죽어버렸을 때 게임이 아예 진행이 안되는 일이 발생 할 수 있다는 단점이 있죠.

중요한 건 P2P냐 Relay냐가 아니다. P2P에서 가장 큰 문제점이 있는데 그렇기 때문에 Relay서버를 사용하기도 합니다.

이 문제점에 대해 알아보려하는데 상당히 길기 때문에 차근차근 알아보도록 하겠습니다.
이 것을 알기 위해 인터넷이 처음 만들어진 시발점을 알아야 하는데요.
어떻게보면 다른길로 세는 걸로 보일 수 있지만 이것을 잘 알아야 왜 이런문제가 생겼는지 알 수 있습니다.

 

소련과 미국이 냉전을 하는데 각각 핵 미사일을 만들어 놔서 각각 본토를 공격할 수 있게 됐습니다.
관건은 상대방이 핵 미사일을 발사한 다음에(상대방의 핵 미사일이 우리의 땅에 날라오기 전에) 우리가 핵 미사일을 발사할 수 있느냐 없느냐가 문제인 것인데 예를 들어 소련이 미국에게 핵미사일을 발사했고, 미국까지 날라가는데 2시간이 걸린다고 가정해보죠.

이 핵미사일이 발사된 것을 감지하고, 미국 대통령이 우리도 쏘자고 결정을 했고, 미국에서 발사되는데까지 3시간이 걸린다고 쳐보죠.
상황이 이러면 미국은 지게 될 것입니다. 대응사격도 못하고 다 죽어버리는 상황이 생기기 때문이죠.

상황이 이러면 먼저 쏘는 나라가 승리하기 때문에 이것을 대응사격의 체제를 구축 하는게 관건이였습니다.

 

다시 돌아와서 소련이 미국에게 핵미사일을 발사했고, 미국까지 날라가는데 2시간이 걸린다고 했을 때 미국이 그것을 감지했고, 쏘자고 결정해서 발사하는데 걸리는 시간이 10분이라고 쳐보죠.

이 상황이 되면 아무도 미사일을 쏠 수 없을 것입니다.

왜냐하면 내가 쐈다해서 이긴다는 보장이 없고, 내가 쏘면 상대방도 쏘기 때문에 그 미사일이 땅에 닿기전에 쏴서 서로 같이 죽는 시나리오가 생기기 때문이죠.

그래서 이것을 대응사격의 체제를 구축 하는게 관건이였는데 이 시스템을 만들려면 백악관부터 시작해서 미사일 사일로까지 다이렉트로 연결되어 있다면 빨리 가겠지만 끊어지거나, 스파이가 침입해서 이 연결을 끊어버릴 수 있어서 한 가지에 의존 할 수 없습니다.

그래서 여러 네트워크를 만들어놓고, 이것들이 서로를 잘 파악하고 있고, 미사일 발사 명령이 내려졌을 때 네트워크 경로를 찾아서 그 패킷을 전달하는 시스템이 필요했었어요.

그래서 이런 시스템을 구축하기 위해 육군에서 발주한 것이 '인터넷(Internet)'이였습니다.

그래서 이것이 처음 나왔을 때 군사 목적으로 나왔지, 현재처럼 지구상에 있는 모든 컴퓨터가 다 인터넷을 사용할 것이라고 예측해서 만든것이 아닙니다.

 

그래서 IPv4라는 인터넷 프로토콜을 만들었는데 숫자 4개로 컴퓨터의 주소를 쓰자고 정했습니다.
초창기 군사목적으로 쓰였을 때는 충분히 많이 표현할 수 있었기 때문에 문제가 없었기 때문이죠.

그런데 전 세계의 컴퓨터를 할당하기엔 IP가 턱없이 부족했어요.
그래서 나온게 IPv6인데 기존에 IPv4가 32bit로 표현했다면 이것은 128bit로 표현했습니다.
그런데 아직 IPv4로도 잘 쓸 수 있는 기술이 나와서 여전히 IPv6가 아닌 IPv4를 사용하고 있습니다.
이 기술이 IP Mapping입니다. 컴퓨터가 너무 많아 모든 컴퓨터에 고정 IP를 할당할 수 없게 됐고, ip를 다 정할 수 없게 되었습니다.

그래서 맨 앞에 컴퓨터 한 대만 고정IP를 정해놓고 모든 패킷을 얘가 받아서 분배를 해줍니다.
그래서 그 안에 있는 컴퓨터들은 고정IP가 있을 필요가 없고, 맨 앞에 있는 컴퓨터가 지정해주는 번호만 알고 있으면 되는 것이죠.

기본적으로 ICP나 UDP와 같은 인터넷 프로토콜은 IP기반으로 돌아가기 때문에 맨 앞에 있는 컴퓨터가 그 안에 있는 컴퓨터들에게 IP를 할당 해준다고 생각하면 됩니다. 가짜IP를 할당해주는거죠.

예를 들어 내가 24.55.7.6이라는 고정IP를 가지고 있다 쳐보죠. 그런데 내 안에 있는, 나에게 등록되어 있는 컴퓨터들은 겹치지 않는 아무 숫자만 가지고 있으면 됩니다.

127.4.1.1이라던지, 7.7.75.2라던지.. 그래서 나한테 접속할 때 그 컴퓨터에게 아무도 쓰고있지 않은 IP주소만 할당해주고, 내가 그것을 알고 있으면 됩니다.

여기서 자세히 보아야 할게 맨 앞에 받아주는 컴퓨터를 '게이트웨이'로 하고 고정IP가 28.1.2.3이라고 하고, 그 안에 등록되어 있는 컴퓨터들이 있으며, 그 IP들이 서로 겹치지 않고, 편의상 1씩 증가한다고 가정해보죠.

패킷을 A에게 보내고 싶을 때 앞에 게이트웨이에 보내는 데 고정IP인 28.1.2.3로 가는데 A의 IP를 써서 보낼 수 없습니다.(게이트웨이 IP가 아니기 때문에 다른 곳으로 가게 됩니다.)

우선 게이트웨이에 가야하는데 어떻게 보내야 A에게 전달 되는지 보내는 사람 입장에서는 알 수 없습니다.
게이트웨이가 아래의 컴퓨터들의 IP를 감추고 있는 역할(Hide)을 하기 때문에 바깥에서는 A의 ip가 몇번인지 알 수가 없습니다.
그래서 패킷이 들어가지 못하고 나오기만 가능합니다.

요즘의 상황에서는 앞에있는 게이트웨이가 언제나있다고 생각하면 되는데 NAT장비인 공유기가 이런 역할을 한다고 생각하면 됩니다.

각자 어떤 클라이언트에게 보내고 싶지만 그 클라이언트의 고정IP가 없기 때문에 IP를 정확히 알 수도 없고, 어떤 IP로 보내야 할 지 서로 모릅니다.

그래서 P2P통신 자체가 안되는 상황이 발생 합니다.

이런 문제가 있기 때문에 P2P 자체가 불가능하냐?고 물어볼 수 있는데 그것도 아닙니다.

이런 문제를 극복하기 위해서 홀펀칭(Hole Punching)이라는 기술이 나온다. 말 그대로 구멍을 뚫는다는 의미입니다.

각자의 Peer들이 어떤 NAT장비같이 IP를 Hide시켜주는 것 밑에 들어가 있어서 고정되어 있는 IP를 받는 클라이언트는 거의 없다고 보면 됩니다.

그렇기 때문에 백도어 같이 하나의 구멍을 뚫어주어서 그것을 통해 패킷을 주고받는 상황을 만들어주는데, 이것을 홀펀칭이라고 합니다.