TIL | 소켓이란?

웹소켓과 소켓 io

소켓(Socket)이란?

소켓은 네트워크 통신의 기본적인 단위로, 네트워크 상에서 데이터를 교환하기 위한 끝점(endpoint)을 의미합니다. 소켓을 통해 서로 다른 호스트에 있는 애플리케이션이 데이터를 주고받을 수 있습니다. 소켓 프로그래밍은 이러한 소켓을 사용하여 네트워크 통신을 구현하는 과정입니다.

웹소켓(WebSockets)이란?

웹소켓은 웹 상에서 양방향 통신을 가능하게 하는 기술입니다. HTTP 프로토콜을 사용하는 웹에서는 기본적으로 클라이언트가 서버에 요청(request)을 보내고, 서버가 그 요청에 대한 응답(response)을 보내는 단방향 통신 구조를 갖습니다. 웹소켓은 이러한 구조를 넘어, 클라이언트와 서버 간에 실시간, 양방향 통신을 가능하게 합니다. 웹소켓 연결이 한 번 수립되면, 연결이 끊어질 때까지 양쪽 모두에서 데이터를 자유롭게 주고받을 수 있습니다.

Socket.IO란?

Socket.IO는 웹소켓을 포함해 여러 통신 프로토콜을 사용하여 실시간 양방향 통신을 제공하는 JavaScript 라이브러리입니다. Socket.IO는 웹소켓을 지원하지 않는 브라우저나 환경에서도 작동할 수 있도록, 폴링(polling) 같은 다른 기술을 사용하여 웹소켓과 유사한 기능을 제공합니다. 따라서, 개발자는 웹소켓만을 사용할 때보다 더 넓은 범위의 환경에서 실시간 통신 기능을 구현할 수 있습니다.

웹소켓과 Socket.IO의 차이점

1. 호환성: 웹소켓은 표준 프로토콜이지만, 모든 브라우저나 환경에서 지원되는 것은 아닙니다. 반면, Socket.IO는 웹소켓을 지원하지 않는 환경에서도 작동할 수 있도록 다른 기술을 사용합니다.
2. 기능성: 웹소켓은 단순한 연결 기술에 불과하지만, Socket.IO는 방(broadcasting), 네임스페이스(namespaces), 룸(rooms) 등의 고수준 기능을 제공합니다. 이를 통해 개발자는 더 복잡한 실시간 양방향 통신 애플리케이션을 쉽게 구현할 수 있습니다.
3. 편의성: Socket.IO는 연결 유지 관리, 자동 재연결, 데이터 압축 및 인코딩 등을 포함한 많은 편의 기능을 제공합니다. 이는 웹소켓만 사용할 때보다 개발 과정을 단순화합니다.

결론적으로, 웹소켓은 실시간, 양방향 통신을 위한 표준 프로토콜이며, Socket.IO는 웹소켓을 포함하여 다양한 환경에서 실시간 통신을 가능하게 하는 라이브러리입니다.

폴링

폴링(Polling)은 서버에 데이터가 새로운지 주기적으로 확인하기 위해 클라이언트가 서버에 반복적으로 요청을 보내는 기술입니다. 이 방법은 실시간 데이터 업데이트가 필요한 웹 애플리케이션에서 자주 사용됩니다. 그러나, 웹소켓과 같은 양방향 통신 프로토콜이 나오기 전까지는 실시간 통신을 구현하는 주된 방법 중 하나였습니다.

폴링의 작동 방식

1. 요청: 클라이언트(예: 웹 브라우저)가 서버에 특정 데이터를 요청합니다.
2. 응답: 서버는 해당 요청에 대한 데이터를 클라이언트에게 전송합니다.
3. 대기: 클라이언트는 설정된 시간만큼 대기한 후, 다시 서버에 같은 요청을 보냅니다.
4. 반복: 이 과정을 데이터 업데이트가 필요한 동안 계속 반복합니다.

폴링의 단점

• 네트워크 오버헤드: 데이터가 변경되지 않았을 때에도 클라이언트는 주기적으로 서버에 요청을 보내기 때문에, 불필요한 네트워크 트래픽과 서버 부하가 발생할 수 있습니다. 오버헤드(overhead)는 어떤 처리를 하기 위해 들어가는 간접적인 처리 시간 · 메모리 등을 의미합니다.
• 지연 시간: 클라이언트가 서버에 요청을 보내고 응답을 받기까지의 시간 동안 실제 데이터 변경 사항을 알 수 없으므로, 실시간 반응성이 떨어질 수 있습니다.

폴링 대안

• 롱 폴링(Long Polling): 클라이언트가 서버에 요청을 보내면, 서버는 새로운 데이터가 있을 때까지 응답을 지연시킵니다. 새로운 데이터가 도착하면 서버는 그 데이터를 클라이언트에게 전송하고 연결을 종료합니다. 클라이언트는 즉시 새 요청을 보내어 과정을 반복합니다. 이 방식은 일반 폴링에 비해 서버 부하와 네트워크 트래픽을 줄일 수 있으며, 데이터 업데이트 반응성을 향상시킵니다.
• 웹소켓(WebSockets): 웹소켓은 클라이언트와 서버 간에 양방향 통신 채널을 열어, 데이터가 변경될 때마다 즉시 서버로부터 클라이언트에게 알림을 보낼 수 있습니다. 이는 폴링과 비교하여 훨씬 더 효율적이고 실시간에 가까운 통신을 가능하게 합니다.

폴링은 특정 상황에서 유용할 수 있지만, 웹 애플리케이션에서 더 나은 사용자 경험과 효율성을 제공하기 위해 웹소켓이나 롱 폴링 같은 대안 기술을 고려하는 것이 좋습니다.

웹소켓 서버

웹소켓(WebSocket)은 서버와 클라이언트 간의 양방향 통신을 가능하게 하는 프로토콜로, 웹소켓 서버가 존재합니다. 웹소켓을 사용하기 위해서는 웹소켓 서버가 필요하며, 클라이언트(예: 웹 브라우저, 모바일 앱 등)는 이 웹소켓 서버에 연결하여 실시간으로 데이터를 주고받을 수 있습니다.

웹소켓 서버는 다음과 같은 역할을 합니다:

1. 연결 수립: 클라이언트의 연결 요청을 받아들여 웹소켓 연결을 수립합니다. 이 과정에서 HTTP 연결을 업그레이드하여 웹소켓 연결로 전환합니다.

2. 메시지 전송 및 수신: 서버와 클라이언트 간에 양방향으로 메시지를 전송하고 수신할 수 있습니다. 이를 통해 실시간 채팅, 실시간 알림, 게임 상태 업데이트 등 다양한 실시간 애플리케이션을 구현할 수 있습니다.

3. 연결 관리: 여러 클라이언트의 웹소켓 연결을 관리하며, 필요에 따라 연결을 종료하거나 오류를 처리합니다.

웹소켓 서버를 구현하기 위한 다양한 프레임워크와 라이브러리가 존재합니다. 예를 들어, Node.js 환경에서는 ws, socket.io와 같은 라이브러리를 사용하여 웹소켓 서버를 쉽게 구축할 수 있습니다. Python에서는 WebSocket, socket.io의 Python 버전 등을 사용할 수 있습니다.

웹소켓은 실시간 웹 애플리케이션 개발에 널리 사용되며, 게임, 채팅 앱, 금융 거래 플랫폼 등 여러 분야에서 중요한 역할을 합니다.