[HTTP] 3. HTTP

Yeonsu Summer·2023년 3월 25일
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HTTP

Index

  1. 모든 것이 HTTP
  2. 클라이언트 서버 구조
  3. Stateful, Stateless
  4. 비연결성(connectionless)
  5. HTTP 메세지

1. 모든 것이 HTTP

1-1. HTTP란?

HTTP(HyperText Transfer Protocol)은 하이퍼텍스트, 즉 HTML 문서를 프로토콜로 전송하는 것을 말한다. 과거에는 HTML 문서만 전송하였지만, 현재는 다음과 같은 모든 형태의 데이터를 전송할 수 있다.

  • HTML, TEXT
  • 이미지, 음성, 영상, 파일
  • JSON, XML (API)

요즘 HTTP가 아닌 HTC를 직접 연결하는 경우는 드물다.

1-2. HTTP 역사

HTTP 버전출시 년도설명
HTTP/0.91991GET 메서드만 지원하고 HTTP 헤더는 지원하지 않는다
HTTP/1.01996메서드와 헤더가 추가되었다
HTTP/1.11997가장 많이 사용되어 우리에게 가장 중요한 버전이다
HTTP/22015성능이 개선되었다
HTTP/3진행 중TCP 대신 UDP를 사용하고 성능이 개선된다

1-3. 기반 프로토콜

TCP 기반 프로토콜은 HTTP/1.1과 HTTP/2가 있고, UDP 기반 프로토콜은 HTTP/3가 있다.
현재는 HTTP/1.1을 주로 사용하고 있지만, HTTP/2와 HTTP/3도 점점 증가하고 있다.

1-4. HTTP 특징

  • 클라이언트 서버 구조
  • 무상태 프로토콜(스테이스리스), 비연결성
  • HTTP 메세지
  • 단순함, 확장 가능

2. 클라이언트 서버 구조

2-1. 구조

Request-Response 구조를 가지고 있다. 클라이언트는 서버에 요청을 보내고 응답을 대기한다. 서버는 요청에 대한 결과를 만들어서 클라이언트에 응답한다.

2-2. 발전

  1. 클라이언트와 서버가 분리되었다.
  2. 서버는 비지니스 로직과 데이터를 담당하고, 클라이언트는 UI와 사용성을 담당하게 되었다. 할 일을 나눠가지면서 독립적을 진화할 수 있다는 장점을 가진다.

3. Stateful, Stateless

3-1. Stateful

노트북을 구매하는 상황

고객: 이 노트북 얼마인가요?
점원: 100만원 입니다.

고객: 2개 구매하겠습니다.
점원: 200만원입니다. 신용카드, 현금 중 어떻게 결제하시겠습니까?

고객: 신용카드로 구매하겠습니다.
점원: 200만원 결제되었습니다.

점원이 중간에 바뀐 상황

고객: 이 노트북 얼마인가요?
점원1: 100만원 입니다.

고객: 2개 구매하겠습니다.
점원2: ? 무엇을 2개 구매하시겠어요?

고객: 신용카드로 구매하겠습니다.
점원3: ? 무엇을 몇 개 신용카드로 구매하시겠어요?

결제 진행 상태 유지

고객: 이 노트북 얼마인가요?
점원: 100만원 입니다. (노트북 상태 유지)

고객: 2개 구매하겠습니다.
점원: 200만원입니다. 신용카드, 현금 중 어떻게 결제하시겠습니까? (노트북, 2개 상태 유지)

고객: 신용카드로 구매하겠습니다.
점원: 200만원 결제되었습니다. (노트북, 2개, 신용카드 상태 유지)

중간에 다른 점원으로 바뀌면 안된다. 만약 다른 점원으로 바뀌어야 할 경우 상태 정보를 미리 전달해야 한다.

항상 같은 서버가 유지되어야 한다. 클라이언트와 서버가 1대 1로 통신해서 서버를 늘리기 힘들다는 단점이 있다.
또한 중간에 서버가 장애나면 요청을 해도 응답을 받을 수 없다.

3-2. Stateless

노트북을 구매하는 상황

고객: 이 노트북 얼마인가요?
점원: 100만원 입니다.

고객: 노트북 2개 구매하겠습니다.
점원: 200만원입니다. 신용카드, 현금 중 어떻게 결제하시겠습니까?

고객: 노트북 2개 신용카드로 구매하겠습니다.
점원: 100만원 입니다.

점원이 중간에 바뀐 상황

고객: 이 노트북 얼마인가요?
점원1: 100만원 입니다.

고객: 노트북 2개 구매하겠습니다.
점원2: 200만원입니다. 신용카드, 현금 중 어떻게 결제하시겠습니까?

고객: 노트북 2개 신용카드로 구매하겠습니다.
점원3: 200만원 입니다.

중간에 다른 점원으로 바뀌어도 된다. 갑자기 고객이 증가해도 점원을 대거 투입할 수 있다.

즉, 클라이언트 요청이 갑자기 증가해도 서버를 대거 투입할 수 있다. 응답 서버를 쉽게 바꿀 수 있으므로 무한한 서버를 증설할 수 있다.

아무 서버나 호출할 수 있다. 클라이언트가 상태를 모두 포함해 요청하기 때문에 서버가 상태를 보관할 필요 없다. 중간에 서버가 장애나면 다른 서버가 응답을 전달할 수 있다.

Stateless에서는 스케일 아웃, 즉 서버를 수평으로 확장하는 것이 유리하다.

3-3. Stateless의 실무 한계

  • 무상태는 전송되는 데이터의 양이 많다.
  • 모든 것을 무상태로 설계할 수 있는 경우도 있고 없는 경우도 있다.
    • 무상태: 로그인이 필요 없는 단순한 서비스 소개 화면
    • 상태: 로그인된 화면
  • 로그인한 사용자의 경우 로그인 했다는 상태를 서버에 유지해야 한다.
    • 일반적으로 브라우저 쿠키와 서버 세션 등을 사용해 상태를 유지한다.
  • 상태 유지는 최소한만 사용한다.

4. 비연결성(connectionless)

4-1. 연결을 유지하는 모델

연결성이 있는 모델은 클라이언트와 서버가 TCP/IP 연결을 하면 끊지 않고 계속 유지한다. 클라이언트에서 요청을 하지 않을 때도 연결되기 때문에 서버 자원이 소모되는 단점이 있다.

4-2. 연결을 유지하지 않는 모델

비연결성 모델은 클라이언트와 서버가 요청을 주고 받으면 TCP/IP 연결이 종료된다. 요청을 하지 않을 때 연결이 유지되지 않아 최소한의 서버 자원을 유지할 수 있고, 다시 요청을 하면 연결된다.

4-3. 비연결성

HTTP는 기본이 연결을 유지하지 않는 모델이다.
비연결성은 일반적으로 초 단위 이하의 빠른 속도로 응답하는데, 1시간 동안 수천명이 서비스를 사용해도 실제 서버에서 동시에 처리하는 요청은 수십개 이하로 매우 작다. 예를 들어, 웹 브라우저에서 1초동안 검색 버튼이 눌리는 횟수는 그리 많지 않다.
연결을 유지하지 않으면 서버 자원을 매우 효율적으로 사용할 수 있다.

4-3. 비연결성의 한계와 극복

TCP/IP가 연결을 새로 맺을 때마다 3 way handshake 시간이 추가된다. 웹 브라우저로 사이트를 요청하면 HTML과 자바스크립트, CSS, 이미지 등 수 많은 자원이 함께 다운로드 되어야 한다. 이러한 자원을 받을 때마다 연결하고 끊기를 반복하는 것은 비효율적이다.

지금은 HTTP 지속 연결(Persistent Connections)로 문제를 해결하였다. 또한 HTTP/2와 HTTP/3에서 더 많은 최적화가 되어있다.

HTTP 초기HTTP 지속 연결

5. HTTP 메세지

5-1. HTTP 메세지 구조

HTTP 메세지 구조는 시작 라인과 헤더, 공백 라인(CRLF), 메세지 바디로 나눠진다. 공백 라인은 무조건 있어야 하고, HTTP 요청 메세지에서 메세지 바디가 존재하지 않을 수도 있다.

HTTP 공식 스펙은 다음과 같다. 

HTTP-message =
	start-line
    * (header-field CRLF)
    CRLF
    [ message-body ]

5-2. 시작 라인

GET/search?q=hello&hl=ko HTTP/1.1

시작 라인은 요청 메세지와 응답 메세지로 나뉜다.

요청 메세지 (request-line)

요청 메세지는 method SP(공백) request-target SP HTTP-version CRLF(엔터) 로 구성되어 있다.

HTTP 메서드(method)의 종류에는 GET(리소스 조회), POST(요청 내역 처리), PUT, DELETE 등이 있다. 서버가 수행해야 할 동작을 지정하는 역할을 한다.

요청 대상(request-target)은 /search?q=hello&hl=ko 와 같이 절대경로[?쿼리]로 나타낸다. 참고로 절대경로란 "/"로 시작하는 경로를 말한다.

HTTP 버전(HTTP-version)에는 HTTP/1.1과 HTTP/2, HTTP/3이 있다.

응답 메세지 (status-line)

HTTP/1.1 200 OK

응답 메세지는 HTTP-version SP status-code SP reson-phrase CRLF 로 구성되어 있다.

HTTP 상태 코드(status-code)는 요청의 성공이나 실패를 나타낸다. 대표적으로 200(성공), 400(클라이언트 요청 오류), 500(서버 내부 오류) 등이 있다.

이유 문구(reason-phrase)는 사람이 이해할 수 있는 짧은 상태 코드 설명 글을 말한다. 예를 들어 상태 코드가 200일 때 OK로 나타내어 성공했다는 의미를 전달한다.

5-3. HTTP 헤더

Host: www.google.com

Content-Type: text/html;charset=UTF-8
Content-Length: 3423

헤더 필드는 field-name:OWS(띄어쓰기 허용) field-value OWS 로 구성되어 있다.
field-name은 대소문자를 구별하지 않고 field-value는 대소문자를 구별한다.

HTTP 헤더는 HTTP 전송에 필요한 모든 부가정보를 제공한다. 그 예로 메시지 바디의 내용, 메시지 바디의 크기, 압축, 인증, 요청 클라이언트 정보, 서버 애플리케이션 정보, 캐시 관리 정보 등이 있다.

5-4. HTTP 메시지 바디

<html>
 <body>...</body>
</html>

HTTP 메시지 마디는 실제 전송한 데이터를 담고 있다. HTML 문서, 이미지, 영상, JSON 등 byte로 표현할 수 있는 모든 데이터를 전송할 수 있다.

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