CS전공지식(HTTP)

박정호·2022년 8월 2일

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HTTP

애플리케이션 계층으로서 웹 서비스 통신에 사용

HTTP/1.0

기본적으로 한 연결당 하나의 요청을 처리하도록 설계 -> RTT증가(단점)

RTT 증가

RTT: 패킷이 목적지에 도달하고 나서 다시 출발지로 돌아가기까지 걸리는 시간(패킷 왕복 시간)
서버로부터 파일을 가져올 때마다 TCP의 3-way-hanshake를 계속해서 열어야하기 때문에 RTT가 증가하는 단점 발생(서버에 부담, 응답시간 길어짐)

RTT 증가 해결방법

이미지 스플리팅, 코드압축, 이미지 Base64 인코딩을 사용

이미지 스플리팅

많은 이미지를 다운로드 받게 되면 과부하가 걸리므로 이미지가 합쳐 있는 하나의 이미지를 다운 받고, 이를 기반으로 background-image의 Position을 이용하여 이미지를 표기하는 방법
ex)

#icons>li>a {
    background-image: url("icons.png");
    width: 25px;
    display: inline-block;
    height: 25px;
    repeat: no-repeat;
}
#icons>li:nth-child(1)>a {
    background-position: 2px -8px;
}
#icons>li:nth-child(2)>a {
    background-position: -29px -8px;
}

코드 압축

코드를 압축해서 개행 문자, 빈칸을 없애서 코드의 크기를 최소화하는 방법

이미지 Base64 인코딩

이미지 파일을 64진법으로 이루어진 문자열로 인코딩하는 방법
서버와의 연결을 열고 이미지에 대해 서버에 HTTP 요청을 할 필요가 없다는 장점
Base64 문자열로 변환할 경우 37% 정도 크기가 더 키지는 단점

잠깐) 인코딩
-정보의 형태나 형식을 표준화, 보안, 처리 속도 향상, 저장 공간 절약 등을 위해 다른 형태나 형식으로 변환하는 처리 방식

HTTP/1.1

매번 TCP 연결을 하는 것이 아니라 한번 TCP 초기화를 한 이후에 keep-alive라는 옵션으로 여러개의 파일을 송수신할 수 있게 바뀌었다.
keep-alive라는 옵션으로 여러 개의 파일을 송수신할 수 있게 바뀌었다.
TCP 3-way hanshake 발생 이후로는 그 다음부터 발생하지 않는다.
다수의 리소스 개수에 비례하여 대기 시간이 길어진다는 단점

HOL Blocking(Head Of Line Blocking)

네트워크에서 같은 큐에 있는 패킷이 그 첫번째 패킷에 의해 지연될 때 발생하는 성능 저하 현상

무거운 헤더 구조

HTTP1/1.1 헤더에는 쿠키 등 많은 메타 데이터가 들어 있고 압축이 되지 않아 무거웠다.

HTTP/2

SPDY 프로토콜에서 파생된 HTTP/1.x보다 지연시간을 중리고 응답 시간을 더 빠르게 할 수 있다.
멀티플렉싱, 헤더 압축, 서버 푸시, 요청의 우선 순위의 처리를 지원하는 프로토콜

멀티플렉싱

여러개의 스트림을 사용하여 송수신한다는 것
이를 통해 특정 스트림의 패킷이 손실되었다고 하더라도 해당 스트림에만 영향을 미치고 나머지 스트림은 멀쩡하여 동작

잠깐) 스트림

시간이 지남에 따라 사용할 수 있게 되는 일련의 데이터 요소를 가리키는 데이터 흐름
HOL Blocking을 해결
헤더 압축 해결 -> 허프만 코딩 압축 알고리즘을 사용하는 HPACK 압축 형식

허프만 코딩

문자열을 문자 단위로 쪼개 빈도수를 세어 빈도가 높은 정보는 적은 비트 수를 사용하여 표현하고 빈도가 낮은 정보는 비트수를 많이 사용하여 표현해서 데이터 표현에 필요한 비트양을 줄이는 원리

서버 푸시

HTTP/2는 클라어인트 요청 없이 서버가 바로 리소스를 푸시

HTTPS

HTTP/2는 HTTPS 위에서 동작한다.
HTTPS는 애플리케이션 계층과 전송 계층 사이에 신뢰 계층인 SSL/TLS 계층을 넣은 신뢰할 수 있는 HTTP 요청을 말한다.(통신을 암호화)

SSL/TLS

전송 계층에서 보안을 제공하는 프로토콜
클라이언트와 서버가 통신할 때 SSL/TLS을 통해 제3자가 메시지를 도청하거나 변조하지 못하도록 한다.
SSL/TLS는 보안 세션을 기반으로 데이터를 암호화하며 보안 세션이 만들어질 때 인증 메커니즘, 키 교환 암호화 알고리즘, 해싱 알고리즘이 사용

보안 세션

보안이 시작되고 끝나는 동안 유지되는 세션을 말한다.
SSL/TLS는 handshake를 통해 보안 세션을 생성하고 이를 기반으로 상태 정보등을 공유

클라이언트와 서버와 키를 공유
인증, 인증 확인 등의 작업이 일어나는 1-RTT 생성
클라이언트에서 사이퍼 슈트를 서버로 전달
서버는 사이퍼슈트의 암호화 알고리즘 리스트 제공 가능 유무를 확인
제공 가능하면 서버에서 클라이언트로 인증서를 보내는 인증 메커니즘이 시작
-> 인증 메커니즘은 CA에서 발급한 인증서를 기반
해싱 알고리즘 등으로 암호화된 데이터의 송수신이 시작

사이퍼 슈트

사이퍼 슈트는 프로토콜, AEAD 사이퍼 모드, 해싱 알고리즘이 나열된 규약을 말하며, 다섯 개가 있습니다.
• TLS_AES_128_GCM_SHA256
• TLS_AES_256_GCM_SHA384
• TLS_CHACHA20_POLY1305_SHA256
• TLS_AES_128_CCM_SHA256
• TLS_AES_128_CCM_8_SHA256

잠깐) 세션
- 운영체제가 어떠한 사용자로부터 자신의 자산 이용을 허락하는 일정한 기간을 뜻한다. 즉, 사용자는 일정 시간 동안 응용 프로그램, 자원 등을 사용할 수 있다.

암호화 알고리즘

키 교환 암호화 알고리즘으로는 대수곤선 기반의 ECDHE 또는 모듈 기반 DHE를 사용(둘다 디피-헬만 방식을 근간)

디피-헬만 키 교환 암호화 알고리즘

g와 x와 p를 안다면 y는 구하기 쉽지만 g와 y와 p만 안다면 x를 구하기는 어렵다는 원리에 기반한 알고리즘

해싱 알고리즘

데이터를 추정하기 힘든 더 작고, 섞여 있는 조각으로 만드는 알고리즘
SSL/TLS는 해싱 알고리즘으로 SHA-256 알고리즘 사용

ex) 해싱할 메시지 전처리 -> 전처리 메시지를 기반으로 해시를 반환

잠깐) 해시 & 해싱 & 해시함수
해시: 다양한 길이를 가진 데이터를 고정된 길이를 가진 데이터로 매핑(mapping)한 값
해싱: 임의의 데이터를 해시로 바꿔주는 일이며 해시 함수가 이를 담당
해시함수: 임의의 데이터를 입력으로 받아 일정한 길이의 데이터로 바꿔주는 함수