오늘의 CS(HTTP- 1.0/1.1/2/3)

1️⃣ HTTP/1.0

👉 HTTP/1.0은 기본적으로 한 연결당 하나의 요청을 처리하도록 설계되었다. 이는 RTT(패킷이 목적지에 도달하고 나서 출발지로 돌아오기까지 걸리는 시간이며 패킷 왕복시간)

👉 서버로부터 파일을 가져올 떄마다 TCP의 3-way-handshake를 계속해서 열어야 하기 때문에 RTT가 증가하는 단점이 있다.  

 

🤔 TCP란?(지난 글 보기)

오늘의 CS(네트워크 - TCP/IP 4계층 모델(전송계층))

 

🛠️ RTT의 증가를 해결하기 위한 방법

 

👉 매번 연결할 때마다 RTT가 증가하니 서버에 부담이 많이가고 사용자 응답 시간이 길어졌습니다. 이를 해결하기 위해 이미지 스플리팅, 코드 압축, 이미지 Base64 인코딩을 사용했다. 

 

(1) 이미지 스플리팅: 많은 이미지를 다운로드 받게 되면 과부하가 걸리기 떄문에 많은 이미지가 합쳐 있는 하나의 이미지를 다운로드 받는다.

 

(2) 코드 압축: 코드를 압축해서 개행 문자, 빈칸을 없애서 코드의 크기를 최소화하는 방법

 

(3) 이미지 Base64 인코딩: 이미지 파일을 64진법으로 이루어진 문자열로 인코딩하는 방법, 이 방법을 사용시 서버와의 연결을 열고 이미지에 대해 서버에 HTTP을 요청할 필요가 없다.

 

2️⃣ HTTP/1.1

👉 한 단 계 진화했다. 매번 TCP 연결을 하는 것이 아니라 한 번 TCP 초기화를 한 이후에 keep-alive라는 옵션으로 여러 개의 파일을 송수신할 수 있게 바뀌었다. 

👉 한 번 TCP 3-way-handshake가 발생하면 그다음부터 발생하지 않는다. 하지만 문서 안에 포함된 다수의 리소스를 처리하려면 요청할 리소스 개수에 비례해서 대기 시간이 길어지는 단점이 있다.

 

📚 HTTP/1.1의 특징

(1) HOL Blocking: Head Of Line Blocking은 네트워크에서 같은 큐에 있는 패킷이 그 첫 번째 패킷에 지연될 때 발생하는 성능 저하 현상을 말한다.

예를 들어, image.jpg가 느리게 받아진다면 그 뒤에 있는 것들이 대기하게 되며 다운로드가 지연되는 상태가 된다.

 

(2) 무거운 헤더 구조: HTTP/1.1의 헤더에는 쿠키 등 많은 메타데이터가 들어 있고 압축이 되지 않아 무거웠다. 

 

3️⃣ HTTP/2

👉 HTTP/2는 SPDY 프로토콜에서 파생된 HTTP/1.x보다 지연 시간을 줄이고 응답 시간을 더 빠르게 할 수 있으며 멀티플렉싱, 헤더 압축, 서부 푸시, 요청의 우선순위 처리를 지원하는 프로토콜이다. 

 

📚 HTTP/2의 특징

 

(1) 멀티플렉싱: 여러 개의 스트림(시간이 지남에 따라 사용할 수 있게 되는 일련의 데이터 요소를 가리키는 데이터 흐름)을 사용하여 송수신하는 것, 이를 통해 특정 스트림의 패킷이 손실되었다고 하더라도 해당 스트림에만 영향을 미치고 나머지 스트림은 멀쩡하게 동작할 수 있다. 병렬적인 스트림 and 독립된 프레임 조각으로 송수신 한다. 이를 통해 HOL Blocking을 해결할 수 있다.

 

(2) 헤더 압축: HTTP/1.x에는 크기가 큰 헤더가 문제가 있었다. 허프만 코딩 압축 알고리즘을 사용하는 HPACK 압축 형식을 가진다. 

허프만 코딩은 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 원리이다. 

 

(3) 서버 푸시: HTTP/1.1에서는 클라이언트가 서버에 요청을 해야 파일을 다운로드 받을 수 있었다면, HTTP/2는 클라이언트 요청 없이 서버가 바로 리소스를 푸시할 수 있다. html에는 css나 js 파일이 포함되기 마련인데 html을 읽으면서 그 안에 들어 있던 css파일을 서버에서 푸쉬하여 클라이언트에 먼저 줄 수 있다. 

 

4️⃣ HTTP/3

👉 HTTP/3은 Word Wide Web에서 정보를 교환하는 데 사용되는 HTTP의 세 번째 버전이다. QUIC(범용 목적의 전송 계층 통신 프로토콜)이라는 계층 위에서 돌아가며 TCP 기반이 아닌 UDP 기반으로 돌아간다.  (UDP도 TCP란? 글 참고하기)

👉 HTTP/2에서 장점이었던 멀티플렉싱을 가지고 있으며 초기 연결 설정 시 지연 시간 감소(TCP를 사용하지 않아서 번거로운 과정 생략)라는 장점이 있다.

👉 QUIC은 첫 연결 설정에 1-RTT만 소요된다. 클라이언트가 서버에 어떤 신호를 한 번 주고, 서버도 거기에 응답하기만 하면 바로 기본 통신을 시작할 수 있다. 

👉 QUIC은 순방향 오류 수정 메커니즘(Forward Error Correction)이 적용됐다. 이는 전송한 패킷이 손실되었다면 수신 측에서 에러를 검출하고 수정하는 방식이며 열약한 네트워크 환경에서도 낮은 패킷 손실률을 자랑한다.