HTTP
HTTP는 애플리케이션 계층으로서 웹 서비스 통신에 사용된다.
지금은 3버전이며 1.0버전부터 차례대로 알아보자.
HTTP/1.0
설계할 때부터 한 연결 당 1개의 요청을 처리하도록 만들어졌는데
이는 곧 RTT 증가를 불러왔다.
RTT 증가
RTT : 패킷이 목적지에 도달한 뒤 다시 출발지로 돌아올 때까지의 시간
즉, 패킷 왕복 시간
TCP의 3-way handshake 방식으로는 RTT가 계속 일어나게 된다.
- 클라이언트 - TCP 연결 초기화
- 클라이언트 - 파일 요청
- 서버 - 파일 전송
- 전체 파일 수신
위 3가지 과정 동안 2번의 RTT가 일어나게 된다.
RTT 증가를 해결하는 방법
HTTP/1.0 때는 매번 연결할 때마다 RTT가 증가하기 때문에
- 서버의 부담
- 사용자 응답시간 증가
위 2가지 단점이 있었기에 해결하기 위해
- 이미지 스플리팅
- 코드 압축
- 이미지 Base64 인코딩
3가지 방식을 사용하곤 했다.
이미지 스플리팅
많은 이미지를 다운로드 받는 방식 -> 과부하를 야기
위 문제로 인해 많은 이미지가 합쳐져 있는 하나의 이미지를 다운로드하는 방식으로, 이를 통해 background-image 의 position을 이용해 이미지를 표기하는 방법이다.
장점
- 서버의 요청 수를 줄여 로딩 시간을 단축할 수 있다.
- 스프라이트 이미지 파일만을 관리하기에 관리에 용이하다.
단점
- 스프라이트의 이미지에서 사용하려는 이미지의 정확한 position 값을 알아야 한다.
- 스프라이트 이미지 내에서 특정 이미지를 변경해야 할 때, 단일 파일보다 수정이 번거롭다.
코드 압축
코드를 압축해 개행 문자, 빈칸을 없애서 코드의 크기를 최소화하는 방법이다.
가독성을 위해서는 좋은 방식인지 잘 모르겠다.
이미지 Base64 인코딩
이미지 파일을 64진법으로 이루어진 문자열로 인코딩하는 방법
장점
- 서버와의 연결을 열고 이미지에 대해 서버에 HTTP 요청을 할 필요 없다.
단점
- Base64 문자열로 변환할 경우 37% 정도 크기가 더 커진다..
인코딩 : 정보의 형태나 형식을 표준화, 보안, 처리 속도 향상, 저장 공간 절약을 위해 다른 형태로 변환하는 처리 방식
HTTP/1.1
1.0에서 발전한 것이 1.1이다.
매번 TCP 연결을 하는 것이 아닌, TCP 초기화 이후 keep-alive 옵션으로 여러 개의 파일을 송수신할 수 있게 바뀌었다.
HTTP/1.0과 HTTP/1.1의 비교 사진으로 왼쪽이 1.0, 오른쪽이 1.1이다.
1.1부터는 1번 TCP 3-way handshake가 발생하면 다음부터 발생하지 않는 것을 볼 수 있다.
하지만 이 또한 아래와 같이 단점들이 있다.
- 다수의 리소스를 처리하려면 요청할 리소스 개수에 비례해 대기 시간이 길어진다.
- HOL Blocking
- 무거운 헤더 구조 : HTTP/1.1의 헤더에는 쿠키 등 많은 메타데이터가 들어 있고 압축이 되지 않아 무겁다.
HOL Blocking
HOL Blocking (Head Of Line Blocking) : 네트워크에서 같은 큐에 있는 패킷이 그 첫 번째 패킷에 의해 지연될 때 발생하는 성능 저하 현상
만약 image.jpg, styles.css, data.xml 이라는 리소스를 다운로드할 때 순차적으로 받아지긴 하지만, 첫 번째 패킷이 다운로드 시간이 길어지게 된다면 다운로드 시간이 지연되는 상태가 되는데 이 때를 HOL Blocking 현상이라고 한다.
HTTP/2
1.x 보다 지연 시간을 줄이고 응답 시간을 더 빠르게 하여
- 멀티플렉싱
- 헤더 압축
- 서버 푸시
- 요청의 우선순위 처리
위 4가지를 지원하는 프로토콜이다.
멀티플렉싱
여러 개의 스트림을 사용하여 송수신하는 것으로, 하나의 통신 채널을 통해서 둘 이상의 데이터를 전송하는데 사용되는 기술
특정 스트림의 패킷이 손실되었어도 해당 스트림에만 영향을 미치고 나머지 스트림은 정상적으로 동작할 수 있다.
- 스트림 : 시간이 지남에 따라 사용할 수 있게 되는 일련의 데이터 요소를 가리키는 데이터 흐름
헤더 압축
HTTP/2에서는 헤더 압축을 써서 HTTP/1.x에서의 무거운 헤더 구조의 단점을 해결했는데,
허프만 코딩 압축 알고리즘을 사용하는 HPACK 압축 형식을 활용했다.
- 허프만 코딩 : 문자열을 문자 단위로 쪼개 빈도수를 세어 빈도가 높은 정보는 적은 비트 수를 사용하여 표현하고, 빈도가 낮은 정보는 비트 수를 많이 사용하여 표현해서 전체 데이터의 표현에 필요한 비트양을 줄이는 원리
서버 푸시
HTTP/1.1에서는 파일을 다운로드하려면 클라이언트가 서버에 요청을 해야 한다.
HTTP/2는 클라이언트 요청 없이 서버가 바로 리소스를 푸시할 수 있다.
html에는 css나 js 파일이 포함되기 마련인데, html을 읽으면서 안에 있는 css 파일을 서버에 푸시해 클라이언트에 먼저 줄 수 있다.
HTTPS
HTTP/2는 HTTPS 위에서 동작한다.
HTTPS : 애플리케이션 계층과 전송 계층 사이에 신뢰 계층인 SSL/TLS 계층을 넣어서 신뢰할 수 있는 HTTP 요청을 말한다. -> 통신을 암호화한다.
SSL/TLS
전송 계층에서 보안을 제공하는 프로토콜
클라이언트와 서버가 통신을 할 때 SSL/TLS를 통해 제3자가 메시지를 도청하거나 변조하지 못하도록 한다.
SSL(Secure Socket Layer)은 SSL 1.0부터 시작해서 TLS(Transport Layer Security Protocol)로 명칭이 변경되었으나 보통 SSL/TLS이라고 한다.
보안 세션을 기반으로 데이터를 암호화하며 보안 세션이 만들어질 때 인증 메커니즘, 키 교환 암호화 알고리즘, 해싱 알고리즘이 사용된다.
- 세션 : 운영체제가 어떤 사용자로부터 자신의 자산 이용을 허락하는 일정한 기간
- 즉, 사용자는 일정 기간 동안 응용 프로그램, 자원 등을 사용할 수 있다.
HTTP/3
HTTP/3 는 TCP 위에서 돌아갔던 HTTP/2와 다르게 QUIC 라는 계층 위에서 돌아간다.
- 추가로 UDP 기반으로 돌아간다.
장점
- HTTP/2에서 장점이었던 멀티플렉싱
- 초기 연결 설정 시 지연 시간 감소
초기 연결 설정 시 지연 시간 감소
QUIC는 TCP를 사용하지 않기 때문에 통신을 시작할 때 번거로운 3-way handshake 과정을 거치지 않아도 된다.
QUIC는 첫 연결 설정에 1-RTT(Round Trip Time, 왕복 시간)만 소요되고, 클라이언트가 보낸 어떠한 신호에 서버가 응답한다면 바로 통신을 할 수 있다.
Reference
