한줄요약
커널에서 네트워크 계층에 접근할 수 있는 도구가 소켓이며, 그중에서 TCP프로토콜에 접근하는 소켓이 TCP소켓이다. WebSocket은 TCP소켓을 활용한 웹 전용 프로토콜이다.
소켓 (기본)
↓
TCP소켓
↓
WebSocketSocket
소켓(socket)은 OS 커널에 구현되어 있는 프로토콜 요소에 대한 추상화된 인터페이스
장치파일의 일종으로 이해할 수 있다.
일반 파일에 대한 개념이 대부분 적용된다.
File I/O 시스템의 관점으로 소켓을 바라보자.
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| process |
| |
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user mode ⬇️
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kernel mode [ TCP ]
[ IP ]
⬇️
S/W [ Driver ]
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H/W ⬇️
[ hw ]TCP Socket
process : 주체가 되어 뭔가를 함 ( open, create, close, delete, read write … )이런거함.
대상체 파일이 TCP스택에 대한 추상화된 인터페이스를 제공할 때 이 파일의 이름을 TCP Socket 이라 부른다.
TCP Network 대상이니까 write하는걸 Send 라고 칭하며, read하는걸 receive한다고 함.
파일 열고닫을 때 fopen fclose 하는 것처럼 socket함수를 통해 열고닫고함 (단, TCP특성상 추가적인 뭔가를 더해주긴함)
- 예를들어, TCP 소켓:
socket()→bind()/listen()/accept()또는connect()→send()/recv()→close()
TCP Socket에서의 데이터 전송단위
- 애플리케이션 데이터(Stream) 이 발생하며, file append mode 처럼 덕지덕지 데이터가 연결된 상태로 전송이 된다.
- TCP(L4)에서 Stream이 너무 기니까 적당히 자르는게 세그멘테이션하며, Segment 단위로 전송한다.
- IP(L3)에서 받아온 Segment 를 IP 헤더로 "캡슐화”해서 IP 패킷단위로 전송
WebSocket은 뭔데
- 기존의 HTTP 통신은 단방향/비연결성 통신이므로, 단점이 존재한다.
- webSocket은 양방향/실시간 통신을 가능하게 해준다. by TCP소켓
- 클라이언트(브라우저)에서
http://localhost...대신ws://localhost...로 호출시작 - 브라우저가 HTTP업그레이드 요청을 HTTP형태로 서버에 전송하면, 서버가 연결해 주고, 이후부터 WebSocket 프로토콜이 사용됨.
- 아래의 그림은 연결요청하는 과정
user -----------------------------------------------------------------------------------
| 사용자가 연결버튼 클릭 => websocket API => 브라우저 내장 WebSocket 기능 활성화 |
-----------------------------------------------------------------------------------
⬇️
⬇️
⬇️
첫 HTTP 요청
⬇️
⬇️(HTTP)
⬇️
server ----------------------------------------------------------------------
| WebSocket라이브러리 => 연결 => application layer에서 프로토콜 처리 시작 |
----------------------------------------------------------------------- 아래의 그림은 user(사용자)가 서버로 메세지 보내는 과정에 대한 그림
user -----------------------------------------------------------
| websocket API => 브라우저 내장 WebSocket 기능 활성화 |
-----------------------------------------------------------
⬇️ ⬇️ 1️⃣
⬇️ ⬇️(Frame > Strame)
⬇️0️⃣ ⬇️ 4️⃣5️⃣
첫 HTTP 요청完 사용자의 커널 TCP 🙋♀️📞 <연결> 📞🙋 서버 커널 TCP 소켓
⬇️ 2️⃣3️⃣ ⬇️
⬇️(HTTP) ⬇️(Steam)
⬇️ 6️⃣⬇️ ⬆️7️⃣(서버응답은 반대로)
server ----------------------------------------------------------------------
| WebSocket라이브러리 => 연결 => application layer에서 프로토콜 처리 |
----------------------------------------------------------------------즉, 사용자가 서버로 메세지 보내는 과정
- 브라우저 WebSocket: Frame → Stream 변환하여 사용자 커널 TCP에 전달
- 사용자 커널 TCP: Stream → Segment 변환하여 IP 스택에 전달
- 사용자 커널 IP: Segment → Packet 변환하여 서버로 전송
- 서버 커널 IP: Packet → Segment 변환하여 서버 커널 TCP에 전달
- 서버 커널 TCP: Segment → Stream 변환하여 서버 WebSocket 라이브러리에 전달
- 서버 WebSocket 라이브러리: Stream → Frame 변환하여 애플리케이션에 전달
- 서버에서 사용자에게 다시 응답할 때는 정반대 과정임.
WebSocket 데이터단위
- HTTP의 Request/Response or Stream이 아닌 Frame 단위
- 6가지의 Frame이 사용된다
- 0x0: 연속 프레임 (continuation frame)
- 0x1: 텍스트 프레임 (UTF-8 텍스트)
- 0x2: 바이너리 프레임 (이미지, 파일 등)
- 0x8: 연결 종료 (close frame)
- 0x9: 핑 (ping frame) - 연결 확인
- 0xA: 퐁 (pong frame) - 핑에 대한 응답
