How does Skype work?

1. Multimedia networking

크게 세가지 응용이 있다.

 

1. streaming audio, video

ex) netflix, youtube

스트리밍이랑 전체 파일을 다 다운받지 않더라도 play를 할 수 있는 것을 말한다.

piece를 연속적으로 다운 받아 빠른 play가 가능하도록 한다.

네트워크가 많이 바빠서 latency가 크다면 버퍼링 등을 활용하여 더 좋은 품질을 제공할 수 있다.

 

2. streaming live audio, videa

실시간의 경우는 quality를 희생하더라도 빠른 응답시간이 매우 중요하다.

 

3. conversational voice/video over ip

ex) skype, kakao audio call

위의 1,2는 단방향 통신이였지만 이 경우는 양방향 통신이 가능해야 한다.

 

live audio/video, online game처럼 delay에 대해 매우 민감할 것이다.

보통 delay < 150 msec 라면 좋은 환경이라고 한다.

audio,video processing하는데도 시간이 걸리기 때문에 많은 여유분을 delay에 할당해줄수 없다.

2. Server-client vs. P2P

통신이 필요한 서비스를 만들려면 가장 먼저 네크워크 구조를 server-client, p2p로 할건지 결정해야 한다.

고려해야하는 조건들은 다음과 같다.

easy of managment : 보통은 server-client 방식이 관리가 더 쉽다. 하지만 bitcoin같은 경우는 P2P가 훨씬 적합할 수 있다.

point of failure : 서버가 죽으면 아무것도 할 수 없다. P2P는 몇몇 사용자가 죽더라도 계속 돌아갈 수 있다.

scaling : 몇명의 user를 support할 수 있나? 일반적으로 P2P가 훨씬 확장에 용이하다.

security : 모든 보안 알고리즘을 서버에 적용하면 되므로 보통은 client-server 방식이 더 안전하다. 하지만 역시 어떤 측면에서는 bitcoin같은 p2p가 더 안전할 수 있다.

latency, bandwidth :

server-client 모델은 두 hosts가 통신을 할때 반드시 server를 거치게 되어있다. 그에 따른 latency가 있을 수 있다.

하지만 P2P라면 두 Host는 직접적 둘이 통신을 한다. 훨씬 latency가 적다.

3. Skype

skype직원이 아니라면 사실 얘네가 어떻게 동작하는지 알 수는 없다.

하지만 reverse engineering을 통해 추측은 해보자.

skype는 P2P 방식으로 동작한다.

supernode(SN)은 특별한 기능을 수행하는 peer들이다. 이 peer들은  서로 연결되어 overlay network를 구성한다.

P2P지만 login같은 작업을 처리하기 위한 분리된 서버가 존재한다.

 

-> 주황client는 가장 먼저 supernode와 connection을 만든다. (tcp)

-> 주황client 스카이프 중앙 서버에 login

-> 초록client가 어디 있는지 찾아야 한다. 주황client와 연결된 supernode가 인접한 다른 supernode들에게 초록client위치를 물어본다

-> 초록client와 연결된 supernode가 주황client와 연결된 supernode에게 초록client의 위치를 알려준다.

-> 그럼 초록client는 주황client의 위치를 알게 되고 이제 둘이 직접 통신을 수행한다.

우리는 대부분 NAT뒤에서 private ip를 사용한다. 

public ip가 아니므로 NAT가 없다면 인터넷은 나의 위치를 찾지 못한다. 

즉 서로 private ip를 사용하고 있다면 "직접" 통신이 불가능하다는 얘기다.

 

Relay를 사용하면 이 문제를 해결할 수 있다.

내가 private ip를 사용중이고 상대가 public ip를 사용중이라면 나->상대 방향의 통신은 가능하다.

그러니 각 client는 supernode와의 connection을 연결한채로 통신을 해야 한다.

더 이상 direct call은 아니고 2개의 SN에 의존해야 한다.

 

즉 skype는 완전히 P2P에만 의존하는 방식은 아니다.