HTTP, 쿠키, 세션, 토큰

bebrain·2023년 6월 21일

HTTP

: HyperText Transfer Protocol

인터넷에서 데이터(HTML과 같은 문서)를 주고 받을 수 있는 통신규약.
클라이언트와 서버는 이 HTTP 프로토콜을 이용해 서로 통신한다.

특징

1. Client-Server구조

클라이언트가 서버에 요청을 보내면, 서버가 요청에 대한 응답을 보내는 클라이언트-서버 구조로 이루어져 있다.

2. 비연결성 ( Connectionless )

클라이언트가 요청을 한 후 응답을 받으면 그 연결을 끊어 버리는 특성.

HTTP는 먼저 클라이언트가 request를 서버에 보내면, 서버는 클라이언트에게 요청에 맞는 response를 보내고 접속을 끊는 특성이 있다.

※ 장점
HTTP는 인터넷 상에서 불특정 다수의 통신 환경을 기반으로 설계되었음.
▶ 서버에서 다수의 클라이언트와 연결을 계속 유지해야 한다면
이에 따른 많은 리소스가 발생.
▶ 따라서 연결을 유지하기 위한 리소스를 줄이면 더 많은 연결을 할 수 있게 되므로
비연결적인 특징을 갖는다.

※ 단점
서버는 클라이언트를 기억하고 있지 않음
▶ 동일한 클라이언트의 모든 요청에 대해 매번 새로운 연결을 시도/해제의 과정을 거쳐야함
▶ 연결/해제에 대한 *오버헤드가 발생한다.
(* : 특정 기능을 수행하는데 드는 간접적인 시간, 메모리 등 자원)

이에 대한 해결책으로 오버헤드를 줄이기 위해 HTTP의 KeepAlive 속성을 사용할 수 있다.

KeepAlive는 지정된 시간동안 서버와 클라이언트 사이에서 패킷 교환이 없을 경우, 상대방의 안부를 묻기위해 패킷을 주기적으로 보내는것을 말하며 이 때 패킷에 반응이 없으면 접속을 끊게 된다.

하지만 주기적으로 클라이언트의 상태를 체크해야 한다는 점 때문에 KeepAlive 역시 완벽한 해결책은 아니다.

KeepAlive 속성이 On 상태라해도, 서버가 바쁜 환경에서는 프로세스 수가 기하급수적으로 늘어나기 때문에 KeepAlive로 상태를 유지하기 위한 메모리를 많이 사용하게 되므로 주의해야 한다.

3. 무상태 ( Stateless )

통신이 끝나면 상태를 유지하지 않는 특성.

연결을 끊는 순간 클라이언트와 서버의 통신이 끝나며 상태 정보는 유지하지 않는 특성이 있다.

Connectionless로 서버는 클라이언트를 식별할 수가 없기 때문에 클라이언트의 상태를 알 수가 없게 되고 매번 인증을 해야하는 번거로움이 발생하는데 이를 stateless라 한다. (ex 페이지이동마다 로그인을 새로 해야됨)

해결책 ① 쿠키(Cookie)

HTTP의 일종으로 클라이언트(브라우저) 로컬에 저장되는 이름과 값으로 구성된 작은 데이터 파일.

사용자가 어떠한 웹 사이트를 방문할 경우, 그 사이트가 사용하고 있는 서버에서 사용자의 컴퓨터에 저장하는 기록 정보 파일이라고 할 수 있다.

구성 요소

이름 : 각각의 쿠키를 구별하는 데 사용되는 이름
값 : 쿠키의 이름과 관련된 값
유효시간 : 쿠키의 유지시간
도메인 : 쿠키를 전송할 도메인
경로 : 쿠키를 전송할 요청 경로

특징

클라이언트 당 총 300개까지
하나의 도메인 당 총 20개까지
하나의 쿠키용량 - 4KB(=4096byte)이내
Response Header에 Set-Cookie 속성을 사용하면 클라이언트에 쿠키를 만들 수 있다.
쿠키는 사용자가 따로 요청하지 않아도 브라우저가 Request시에 Request Header를 넣어서 자동으로 서버에 전송한다.

동작순서

클라이언트가 페이지를 요청한다. (사용자가 웹사이트에 접근)
웹 서버는 쿠키를 생성한다.
생성한 쿠키에 정보를 담아 HTTP 화면을 돌려줄 때, 같이 클라이언트에게 돌려준다.
(HTTP 헤더에 쿠키를 포함 시켜 응답)
넘겨받은 쿠키는 브라우저가 종료되어도 쿠키 만료 기간이 있다면 클라이언트가 가지고 있다가(로컬 PC에 저장) 다시 서버에 요청할 때 요청과 함께 쿠키를 전송한다.
(같은 요청을 할 경우 HTTP 헤더에 쿠키를 함께 보냄)
동일 사이트 재방문 시 클라이언트의 PC에 해당 쿠키가 있는 경우, 요청 페이지와 함께 쿠키를 전송한다.
서버에서 쿠키를 읽어 이전 상태 정보를 변경 할 필요가 있을 때 쿠키를 업데이트 하여 변경된 쿠키를 HTTP 헤더에 포함시켜 응답

ex) 쇼핑몰의 장바구니, 로그인아이디 저장

해결책 ② 세션(Session)

일정 시간 동안 같은 사용자(브라우저)로부터 들어오는 일련의 요구를 하나의 상태로 보고, 그 상태를 유지시키는 기술.

여기서 일정 시간은 방문자가 웹 브라우저를 통해 웹 서버에 접속한 시점부터 웹 브라우저를 종료하여 연결을 끝내는 시점을 말한다.

즉 방문자가 웹 서버에 접속해 있는 상태를 하나의 단위로 보고 그것을 세션이라고 한다.

클라이언트가 Request를 보내면, 해당 서버의 엔진이 클라이언트에게 유일한 ID를 부여하는 데 이것이 session ID이다.

특징

각 클라이언트에게 고유 ID를 부여
세션 ID로 클라이언트를 구분해서 클라이언트의 요구에 맞는 서비스를 제공
사용자에 대한 정보를 서버에 두기 때문에 쿠키보다 보안에 좋지만, 사용자가 많아질수록 서버 메모리를 많이 차지
→ 동접자 수가 많은 웹 사이트인 경우 서버에 과부하를 주게 되므로 성능 저하의 요인이 될 수 있다
세션 정보도 중간에 탈취 당할 수 있기 때문에 보안 취약점 존재
세션은 쿠키를 기반하고 있지만, 사용자 정보 파일을 브라우저에 저장하는 쿠키와 달리 세션은 서버 측에서 관리

서버에서는 클라이언트를 구분하기 위해 세션 ID를 부여하며 웹 브라우저가 서버에 접속해서 브라우저를 종료할 때까지 인증상태를 유지한다.
물론 접속 시간에 제한을 두어 일정 시간 응답이 없다면 정보가 유지되지 않게 설정이 가능하다.

동작순서

클라이언트가 페이지에 요청한다.
서버는 접근한 클라이언트의 Request-Header 필드인 Cookie를 확인하여, 클라이언트가 해당 session-id를 보냈는지 확인한다.
session-id가 존재하지 않는다면 서버는 session-id를 생성해 클라이언트에게 넘겨준다.
클라이언트는 서버로부터 받은 session-id를 쿠키에 저장한다.
클라이언트는 서버에 요청시 이 쿠키의 session-id 값을 같이 서버에 전달한다.
서버는 전달받은 session-id로 session에 있는 클라이언트 정보를 가지고 요청을 처리 후 응답한다.

클라이언트가 서버에 접속 시 세션 ID를 발급 받음
클라이언트는 세션 ID에 대해 쿠키를 사용해서 저장하고 가지고 있음
클라리언트는 서버에 요청할 때, 이 쿠키의 세션 ID를 같이 서버에 전달해서 요청
서버는 세션 ID를 전달 받아서 별다른 작업없이 세션 ID로 세션에 있는 클라언트 정보를 가져와서 사용
클라이언트 정보를 가지고 서버 요청을 처리하여 클라이언트에게 응답

해결책 ③ 토큰을 사용하는 OAuth, JWT

쿠키와 세션의 문제점들을 보완하기 위한 토큰(Token) 기반의 인증방식.

서명이 되어 있는 JWT 토큰 서버에서만 유효성을 검증할 수 있지만 그 안에 저장된 데이터는 누구나 쉽게 열람이 가능하다.

따라서 가급적 JWT 토큰에는 사용자를 식별할 수 있는 아이디 정도만 저장하는 것이 좋으며 해당 사용자에 대한 추가 정보가 필요한 경우에는 서버에서 사용자 DB를 조회하는 것이 안전한 방법이다. 불가피한 이유로 JWT 토큰에 민감한 사용자 정보를 저장해야한다면 반드시 암호화를 하여 JWT 토큰을 디코딩한 후에도 알아볼 수 없게 해야한다.