순서
1. 웹 소켓이란?
2. 웹 소켓의 특징
3. 웹 소켓 이전의 실시간 통신
4. 웹 소켓 동작 방법
5. 웹 소켓 프로토콜의 특징
6. 웹 소켓 특이점

유튜브 [10분 테코톡] 🧲코일의 Web Socket 의 내용

웹 소켓(Web Socket)

웹 소켓이란 두 프로그램 간의 메시지 교환을 위한 통신 방법 중 하나이다

• 현재 인터넷 환경(HTML5)에서 많이 사용된다
• 웹 소켓을 지원하는 브라우저의 경우 웹 소켓 프로토콜을 지원
• W3C와 IETF에 의해 자리잡은 표준 프로토콜 중 하나

웹 소켓의 특징

웹 소켓이 나온 이유는 특징과 연관이 된다

1. 양방향 통신(Full-Duplex)

• 데이터 송수신을 동시에 처리할 수 있는 통신 방법
• 클라이언트와 서버가 서로에게 원할 때 데이터를 주고 받을 수 있다
• 통상적인 Http 통신은 Client가 요청을 보내는 경우에만 Server가 응답을 하는 단방향 통신

2. 실시간 네트워킹(Real Time-Networking)

• 웹 환경에서 연속된 데이터를 빠르게 노출
• ex) 채팅, 주식, 비디오 데이터

웹 소켓 이전의 비슷한 기술

제목의 비슷한 기술의 역할은 위의 특징 처럼 실시간 네트워킹 하면서 양방향 통신하는 것을 말한다

1. Polling
   서버로 일정 주기 요청 송신

• real-time 통신에서는 언제 통신이 발생할지 예측이 불가능
• 불필요한 request와 connection을 생성

real-time 통신이라 부르기 애매할 정도의 실시간성

2. Long Polling
   Polling의 단점을 최소화 하기 위해 서버에서 조금 더 대기해서 이벤트를 받는다

• 서버에 요청 보내고 이벤트가 생겨 응답 받을 때 까지 연결이 종료되지 않는다

많은 양의 메시지가 쏟아지면 polling과 같아진다

3. Streaming
   서버에 요청을 보내고 끊기지 않은 연결상태에서 끊임없이 데이터 수신

클라이언트에서 서버로의 데이터 송신이 어렵다

결과적으로 이 모든 방법들이 HTTP를 통해 통신하기 때문에 Request, Response 둘다 Header가 불필요하게 큼

웹 소켓 동작 방법

웹 소켓도 핸드 쉐이킹이 필요하고, Socket프로토콜이 아닌 HTTP 또는 HTTPS 프로토콜을 통해 이루어 진다

웹 소켓 요청

• HTTP 버전은 1.1이상
• 반드시 GET메서드를 사용해야 한다
• Upgrade정보는 서버, 전송, 프로토콜 연결에서 다른 프로토콜로 업그레이드 또는 변경하기 위한 규칙이다
• Sec-Websocket-Key는 클라이언트가 요청하는 여러 서브 프로토콜을 의미한다

웹 소켓 응답
101 Switching Protocols가 Response로 오면 웹소켓이 연결 된 것이다

• Sec-Websocket-Accept는 요청에서의 Key값을 계산한 값으로 신원 인증에 필요한 헤더이다

이렇게 위와같이 핸드 쉐이크가 완료되면 프로토콜이 ws로 변경된다
또는 wss와 같이 데이터 보안을 위해 SSL을 적용한 프로토콜로 변경된다

Message : 여러 frame이 모여서 구성하는 하나의 논리적 메시지 단위
Frame : communication에서 가장 작은 단위의 데이터, 작은 헤더 + payload로 구성
웹소켓 통신에 사용되는 데이터 : UTF8 인코딩
0x00 - 보내고 싶은 데이터 - 0xff 의 구성으로 데이터가 오간다

+ 더 자세히 Frame의 헤더 구조를 살펴보면

FIN : 이 프레임이 전체 메시지의 끝인지 나타내는 플래그
Opcode : 이 프레임이 전체 메시지에서 어떻게 사용될지를 나타냄
Length : 이 프레임에 포함된 데이터의 총 길이를 나타내는 단위
RSV1,2,3 : 프로토콜별로 사용할 수도, 안 할 수도 있다(설명생략)

전체적으로 아래와 같은 모습이 나온다

웹 소켓 프로토콜 특징

• 최초 접속시에만 http프로토콜 위에서 handshaking을 하기 때문에 http header를 사용한다
• 웹소켓을 위한 별도의 포트는 없고, 기존 포트를 사용한다
• 프레임으로 구성된 메시지라는 논리적 단위로 송수신 한다
• 메시지에 포함될 수 있는 교환 가능한 메시지는 텍스트와 바이너리 뿐이다

웹 소켓 한계

1. HTML5 이후에 나온 기술

웹소켓은 HTML5이후에 나왔다고 했다, 그러면 HTML5이전의 기술로 구현된 서비스에서는 Socket.io, SockJS 와 같이 HTML5 이전의 기술로 구현된 서비스 에서 웹 소켓처럼 사용할 수 있도록 도와주는 기술이다

그래서 javascript를 이용해 브라우저 종류에 상관없이 실시간 웹을 구현할 수 있고 WebSocket, FlashSocket, AJAX Long Polling, AJAX Multi part Streaming, IFrame, JSONP Polling을 하나의 API로 추상화

즉, 브라우저와 웹 서버의 종류와 버전을 파악하여 가장 적합한 기술을 선택하여 사용하는 방식이다

2. WebSocket은 문자열들을 주고 받을 수 있게 해줄 뿐 그 이상의 일을 하지 않는다

주고 받은 문자열의 해독은 온전히 어플리케이션에 맡긴다

HTTP는 형식을 정해두어서 모두가 약속을 따르기만 하면 해석 할 수 있지만, WebSocket은 형식이 정해져 있지 않아 어플리케이션에서 쉽게 해석하기 힘들다

그래서 WebSocket방식은 sub-protocols를 사용해 주고 받는 메시지의 형태를 약속하는 경우가 많다

서브프로토콜로 자주 쓰이는게 STOMP이다

STOMP, Simple Text Oriented Message Protocol은 채팅 통신을 하기 위한 형식을 정의한다, HTTP와 유사하게 정의

STOMP추가정보

정리하며 더 궁금한 점, 느낀점 🙃

• 학교에서 친구가 소켓 통신을 이용하여 실시간으로 채팅, 체스게임을 구현하는 걸 보고 소켓에 대해 관심이 생겼고 궁금했지만 나에게는 생소하고 어렵다 생각되는 부분이었다. WebSocket에 대해 알아보고 나서 더 Socket에 흥미가 생겼고 WebSocket을 활용해 비디오, 채팅을 활용한 어떤 것을 만들어 보고 싶어졌다
• 웨에서 Socket통신 부분에 잘 모른다 했는데 'Socket통신' 에 대해 더 알아보고 싶다