[네트워크] Socket.io와 WebSocket

Narcoker·2023년 6월 8일
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네트워크

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WebSocket

개념

웹 페이지의 한계에서 벗어나 실시간으로 상호작용하는 웹 서비스를 만드는 표준 기술

배경

HTTP 프로토콜은 클라이언트에서 서버로의 단방향 통신을 위해 만들어진 방법이다.

실시간 웹을 구현하기 위해서는 양방향 통신이 가능해야 하는데,
WebSocket 이전에는 Polling, Streaming 방식의 AJAX 코드를 이용하여 이를 구현하였다.

하지만 이 방법들을 이용하면 각 브라우저마다 구현 방법이 달라 개발이 어렵다는 문제점이 있었다.
이를 위해 HTML5 표준의 일부로 WebSocket이 만들어지게 되었다.

Polling

클라이언트가 주기적으로 서버에 데이터를 요청해서 새로운 정보가 있는지 확인하는 방식
만약 새로운 데이터가 있으면 서버는 새로운 데이터를 클라이언트에게 반환합니다.

단점

비효율적
새로운 데이터가 없는 경우에도 클라이언트가 계속 서버에 요청을 보내야하므로 리소스 낭비 발생

지연 시간
새로운 데이터가 생성된 직후에 클라이언트가 서버에 요청을 보내지 않으면
다음 요청이 있을 때 까지 최신 정보를 받지 못한다.

Long Polling

polling 방식의 문제점을 어느 정도 해결한 방법

클라이언트가 서버에 요청을 보내면 서버는 새로운 데이터가 생기거나
time out이 될 때까지 응답을 보류한다.

새로운 데이터가 준비되면 서버는 데이터를 보내고 응답을 종료한다.
클라이언트는 새로운 데이터를 받는 즉시 새로운 요청을 보내어 다시 대기한다.

time out이 발생하면 연결을 종료하고 재연결한다.

이 방식을 사용함으로써 리소스 낭비를 줄일 수 있었다.

단점

동시성 불리
많은 수의 클라이언트가 동시에 연결하면 서버에 부담이 생길 수 있다.

HTTP 연결이 타임아웃 되는 문제가 발생할 수 있다.

일반 TCP Socket과의 차이점

일반 HTTP Request를 통해 handshaking 과정을 거쳐 최초 접속 이 이루어진다.

handshaking

브라우저는 Upgrand: WebSocket 헤더등과 함께 랜덤하게 생성한 키를 서버에 보닌다.
서버는 이 키를 바탕으로 토큰을 생성한 후 브라우저에게 돌려준다.
그 뒤 Protocol Overhead 방식으로 데이터를 주고 받는다.

Protocol Overhead

여러 TCP 커넥션을 생성하지 않고
하나의 80번 포트 TCP 커넥션을 이용하고
별도의 헤더 등으로 논리적인 데이터 흐름 단위를 이용하여 여러 개의 커넥션을 맺는 효과를 가진다.

특징

소켓을 이용하여 자유롭게 데이터를 주고 받을 수 있다.

기존의 요청-응답 관계 방식보다 더 쉽게 데이터를 교환할 수 있다.

다른 HTTP Request와 마찬가지로 80포트를 통해 웹 서버에 연결한다.

http:// 대신 ws:// 로 시작하며 Streaming과 유사한 방식으로 푸쉬를 지원한다.

클라이언트인 브라우저와 마찬가지로 웹 서버도 WebSocket 기능을 지원해야 한다.
(WebSocket을 지원하는 여러 서버 구현체 Jetty, GlassFish, Node.js, Netty, Grizzly 등 이 있다.)

클라이언트인 브라우저 중에서는 Chrome, Safari, Firefox, Opera에서
WebSocket을 사용할 수 있으며, 각종 모바일 브라우저에서도 WebSocket을 사용할 수 있다.

Mozilla 계열과 Opera에서는 프록시와 관련 보안 이슈 때문에
WebSocket의 기본 설정을 disable로 설정했었다.

사용자가 about:config 페이지에서 설정을 변경할 수 있었지만 이 조치에 불만을 가졌다.
FlashJava에서도 동일한 프록시 문제가 있었기 때문이다.

Mozilla 계열은 Firefox 6.0 부터 MozWebSocket으로 다시 Websocket으로 지원하기 시작했다.
이로써 사용자들이 WebSocket에 기대감이 크다는 것을 엿볼 수 있는 사례이다.

WebSocket 프로토콜은 아직 확정된 상태가 아니기 때문에 브라우저별로 지원하는 WebSocket 버전이 다르다. (예전 브라우저는 지원하지 않는다.)

즉, WebSocket은 다가올 미래의 기술이지 아직 인터넷 기업에서 시범적으로라도 써 볼 수 있는 기술이 아니다.

장점

HTTP Request를 그대로 사용하기 때문에
기존의 80, 443포트로 접속을 하므로 추가로 방화벽을 열지 않고도 양방향 통신이 가능하다.

HTTP 규격인 CORS 적용이나 인증 등의 과정을 기존과 동일 하게 사용할 수 있다.

Socket.io

개념

다양한 방식의 실시간 웹 기술을 손쉽게 사용할 수 있는 모듈
(웹 클라이언트로의 푸쉬를 지원하는 모듈)

WebSocket, FlashSocket, AJAX Long Polling, AJAX Multi part Streaming, IFrame, JSONP Polling 등 다양한 방법을 하나의 API로 추상화한 것이다.

즉, Socket.ioJavaScript를 이용하여 브라우저 종류에 상관없이 실시간 웹을 구현할 수 있도록 한 기술이다.

특징

Socket.io는 현재 바로 사용할 수 있는 기술이다.

WebSocket 프로토콜은 IETF에서 관장하는 표준 프로토콜이라서
WebSocket을 지원하는 여러 서버 구현체 Jetty, GlassFish, Node.js, Netty, Grizzly 가 있지만
Socket.ioNode.js 하나 밖에 없다.

장점

개발자는 Socket.io로 개발을 하고 클라이언트로 푸쉬 메시지를 보내기만 하면,

WebSocket 을 지원하지 않는 브라우저의 경우는 브라우저 모델과 버전에 따라서
AJAX Long Polling, MultiPart Streaming, Iframe을 이용한 푸쉬,
JSONP Polling, Flash Socket

다양한 방법으로 내부적으로 푸쉬 메시지를 보내준다.

즉, WebSocket을 지원하지 않는 어느 브라우져라도 푸쉬 메시지를 일관된 모듈로 보낼 수 있다.

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