HTTP, 네트워크 기초에 대한 글

페어 프로그래밍이 없는 날에는 당일 학습한 걸 블로깅 하기로 다짐했습니다. 복습 겸 집중력 하락 방지를 위해서죠. 특히 오늘은 네트워크에 대한 학습을 했는데, CS 지식이 깊지 않다보니 생소한 개념들이 많아 따로 포스팅을 해야겠다는 생각이 들었어요. 

어렴풋하게만 알던 네트워크 지식들을 조금 더 깊이 파보려 합니다. 

 

누구보다 빠른 네트워킹...! 우와... 멋지다!

 

 

🎈클라이언트 서버 아키텍처

인터넷 연결 없이 쇼핑몰 앱은 정상적으로 동작할 수 없는 것, 다들 잘 알고 계시죠? 인터넷에 존재하는 서버(server)로부터 상품 정보를 받아오기 때문인데요. 정보를 주고 받을 수 있게 리소스를 제공(serve)해주는 곳을 서버라고 부르고, 이 리소스를 사용하는 앱을 클라이언트라고 부릅니다. 

이처럼 리소스가 존재하는 장소와 사용하는 곳을 분리시킨 구조를 2-Tier 아키텍처, 혹은 클라이언트-서버 아키텍처라고 부릅니다. 

 

클라이언트와 서버는 서로 요청과 응답을 주고 받는 관계입니다. 클라이언트가 먼저 요청을 하면 서버가 응답해주죠. 

그러나 사실 대개의 서버는 리소스를 '전달'해주는 역할을 합니다. 이 리소스들은 데이터베이스(DB)에 저장되어 있죠. 클라이언트와 서버에 데이터베이스가 추가된 구조를 3-Tier 아키텍처라고 부릅니다. 이러면 조금 더 작동이 효율적이겠죠?

 

클라이언트의 종류: 보통 플랫폼에 따라 구분됩니다. 웹사이트(웹 앱), 스마트폰 앱, 데스크탑 앱.

서버의 종류: 무엇을 하느냐에 따라 구분됩니다. 파일 서버, 웹 서버, 메일 서버, 데이터베이스 서버.

 

 

🎈클라이언트-서버 통신과 API

🚩프로토콜

클라이언트-서버 아키텍처에서는 서버가 제멋대로 클라이언트에게 리소스를 전달하지 않습니다. '요청request'이 있어야만 '응답response'을 합니다. 그렇다면 요청을 하기 위해서는 알맞은 방식으로 원하는 것을 전달해야 겠지요?

여기서 주목할 것이 바로 '프로토콜', 즉 통신 규약입니다. 제대로 된 통신을 하기 위해서는 이 규약을 꼭 지켜주어야 합니다. 웹 앱 아키텍처에서는 클라이언트와 서버가 HTTP라는 프로토콜을 사용해서 대화를 나눕니다. 이런 메시지를 HTTP 메시지라고 부르기도 하는데요. 

메시지 타입은 두 가지가 있습니다. 요청은 클라이언트가 서버로 전달해서 서버의 액션이 일어나게끔 하는 메시지고, 응답은 요청에 대한 서버의 답변입니다. 

 

https://developer.mozilla.org/ko/docs/Web/HTTP/Messages

HTTP 메시지 - HTTP | MDN

 

HTTP 외에도 여러 프로토콜들이 존재합니다. 이 프로토콜들을 쓰기 위해서는 각자의 규약을 지켜줘야 하는데요, 참고할 주요 프로토콜들은 다음과 같습니다.

 

OSI 7 Layers 중 7.응용 계층

HTTP: 웹에서 HTML, JSON 등 정보를 주고받는 프로토콜
HTTPS: HTTP에서 보안이 강화된 프로토콜
FTP: 파일 전송용 프로토콜
SMTP: 메일 전송을 위한 프로토콜
SSH: CLI환경의 원격 컴퓨터에 접속하는 프로토콜
RDP: Windows 계열 원격 컴퓨터에 접속하기 위한 프로토콜
WebSocket: 실시간 통신, Push등을 지원하는 프로토콜

 

OSI 7 Layers 중 4. 전송 계층

TCP: HTTP, FTP 통신의 근간이 되는 인터넷 프로토콜
UDP: (양방양인 TCP와는 다르게) 단방향으로 작동하는 훨씬 단순하고 빠르지만 신뢰성이 낮은 인터넷 프로토콜

 

🚩API

API(Application Programming Interface)는 클라이언트에게 리소스를 잘 활용할 수 있도록 서버에서 제공되는 인터페이스입니다. Interface는 의사소통이 가능하도록 만들어진 접점이라는 뜻인데요, 식당에 있는 메뉴판과 같이 클라이언트가 엉뚱한 메뉴를 시키지 않도록 미리 서버에 준비되어 있는 틀이라고 볼 수 있습니다. 

보통 인터넷으로 데이터를 요청할 때는 HTTP 프로토콜을 이용하며, 주소(URL, URI)를 통해 접근합니다. 또 HTTP 요청에는 메서드라는 것이 존재하는데, 이 메서드를 지정하여 리소스와 관련된 행동(CRUD; create, read, update, delete)을 할 수 있습니다. 

GET, POST, PUT(또는 PATCH), DELETE 네 가지 메서드는 각각 조회, 추가, 갱신, 삭제와 관련이 있습니다. 하고 싶은 행동에 맞게 적절한 메서드를 사용하는 것이 좋습니다.

 

 

🎈URL과 URI

URL은 서버가 제공되는 환경에 존재하는 파일 위치를 나타냅니다. 파일에 접근하듯이 /를 사용해 폴더에 진입할 수 있지만 보안의 일환으로 외부에서 직접 접근은 거의 불가합니다.

 

URL(Uniform Resource Locator)는 네트워크 상 웹, 이미지, 동영상 파일이 위치한 정보를 나타냅니다. scheme, hosts, url-path로 구분할 수 있습니다. scheme는 프로토콜(통신 방식)을 결정하고 보통은 http(s)를 사용합니다. hosts는 웹 서버의 이름, 도메인, IP를 사용하여 주소를 나타냅니다. url-path는 웹 서버에서 지정한 루트 디렉토리부터 시작해 웹 페이지, 이미지, 동영상 등이 위치한 경로와 파일명을 나타냅니다.

URI(Uniform Resource Identifier)는 URL의 기본 요소인 scheme, hosts, url-path에 더해 query, fragment를 포함합니다. query는 웹 서버에 보내는 추가적인 질문, fragment는 일종의 북마크 기능입니다. URL에 fragment(#)와 특정 HTML 요소의 id를 전달하면 해당 요소가 있는 곳으로 스크롤을 이동할 수 있죠!

 

URI는 URL을 포함하는 상위개념이란 사실을 기억해두면 좋습니다.

부분	명칭	설명
file://, http://, https://	scheme	통신 프로토콜
127.0.0.1, www.google.com	hosts	웹 페이지, 이미지, 동영상 등의 파일이 위치한 웹 서버, 도메인 또는 IP
:80, :443, :3000	port	웹 서버에 접속하기 위한 통로
/search, /Users/username/Desktop	url-path	웹 서버의 루트 디렉토리로부터 웹 페이지, 이미지, 동영상 등의 파일이 위치까지의 경로
q=JavaScript	query	웹 서버에 전달하는 추가 질문

 

 

🎈IP와 Port

🚩IP

네트워크에 연결된 특정한 PC의 주소를 나타내는 체계를 IP address(Internet Protocol address, IP 주소)라고 합니다. 즉 IP는 특정한 PC 주소를 나타내며, 이 주소에 진입하기 위한 통로를 PORT라고 부릅니다.

IP는 인터넷에서 사용하는 주소 체계를 의미하며, . 으로 구분된 네 덩이의 주소입니다. 인터넷에 연결된 모든 PC는 IP 주소 체계를 따라 네 덩이의 숫자로 구분되는데 이 주소 체계를 IPv4라고 부릅니다. Internet Protocol version 4의 약자죠. IPv4는 각 덩어리마다 0부터 255까지 나타낼 수 있습니다. 따라서 2^(32)인 약 43억 개의 IP 주소를 표현할 수 있겠네요.

특히 그중 몇 가지는 미리 용도가 정해져있습니다.

 

- localhost, 127.0.0.1 : 현재 사용 중인 로컬 PC

- 0.0.0.0, 255.255.255.255 : broadcast address, 로컬 네트워크에 접속된 모든 장치와 소통하는 주소입니다. 

 

인터넷 보급률이 낮았던 시기에는 IPv4로 모든 PC에 주소를 할당할 수 있었습니다. 다만, PC의 보급이 활발해지면서부터 IPv6의 필요성이 두드러졌죠. IPv6는 표기법을 달리 책정하여 2^(128)개의 IP 주소를 표현할 수 있습니다. 

 

🚩PORT

리액트로 실행할 때 주소 뒤에 붙은 :3000 같은 주소를 본 일이 있나요? 이게 바로 포트입니다. IP주소가 가리키는 PC에 접속할 수 있는 통로를 의미하는데, 이미 사용 중이라면 중복으로 사용될 수 없습니다. 다른 포트를 사용해야 하죠. 포트는 0~ 65535번까지 사용될 수 있지만 이중 0 ~ 1024번 까지는 주요 통신을 위한 규약에 따라 이미 정해져 있습니다.

다음과 같은 포트 번호는 숙지하면 좋습니다. 

• 22 : SSH
• 80 : HTTP
• 443: HTTPS

 

🎈도메인과 DNS

🚩도메인

도메인에 대해 들어보신 적 있으신가요? 특정 사이트에 진입하고 싶을 때, IP 주소를 대신하여 사용하는 주소를 도메인이라고 부릅니다. IP주소는 쉽게 외우기 어려운 숫자들의 나열로 이루어져 있습니다. 따라서 도메인 이름을 사용해서 사용자가 간단하게 접근할 수 있도록 하는 것입니다. 

터미널에서 nslook이라고 쓰면 도메인 이름을 통해 IP주소를 확인할 수 있습니다.

 

🚩DNS

모든 PC에게는 IP주소가 있지만, 모든 IP주소가 도메인을 갖진 않습니다. 도메인은 주로 일정 기간 동안 대여해서 사용하는 경우가 일반적이죠. 이렇게 대여한 도메인과 IP주소는 네트워크에 이를 위해 마련된 데이터베이스 시스템인 DNS(domain name system)을 통해 매칭됩니다. 도메인과 주소가 서로 같은지 확인한 다음 이동하는 것이죠.

DNS는 도메인을 IP주소로 변환해주거나, IP주소를 도메인으로 변경해주는 일을 수행합니다. 

 

 

🎈크롬 브라우저 에러

Chrome 브라우저를 제공하는 구글은 종종 발생하는 에러 메시지를 어떻게 핸들링해야 하는지 잘 설명해두었습니다. 

chrome://network-errors/ 를 크롬 검색창에 입력할 시 확인할 수 있습니다.

 

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🎈HTTP

HTTP는 HyperText Transfer Protocol의 줄임말로, HTML같은 문서를 전송하기 위한 프로토콜입니다. 웹 브라우저와 웹 서버의 소통을 위해 디자인 되었습니다. 클라이언트가 HTTP Messages양식에 맞게 요청을 보내면, 서버에서도 HTTP Messages 양식에 맞게 응답하는 식을 취합니다.

 

🚩HTTP Messages?

클라이언트와 서버 사이에서 데이터가 교환되는 방식입니다. 요청과 응답, 두 가지 유형이 있습니다. 메세지는 개발자가 직접 적어내는 것이 아니라, 구성 파일, API 등에서 자동 완성해줍니다.

위와 같이 요청과 응답은 유사한 구조를 가진다.

1. start line : start line에는 요청이나 응답의 상태. 항상 첫 번째 줄에 위치. 응답에서는 status line이라고 부른다.
2. HTTP headers : 요청을 지정하거나, 메시지에 포함된 본문을 설명하는 헤더의 집합.
3. empty line : 헤더와 본문을 구분하는 빈 줄.
4. body : 요청과 관련된 데이터나 응답과 관련된 데이터 또는 문서를 포함. 요청과 응답의 유형에 따라 선택적으로 사용.

이 중 start line과 HTTP headers를 묶어 헤드(head)라고 부르고 아래의 payload는 body라고 합니다.

 

또한 HTTP는 통신 규약일 뿐이므로, 상태를 저장하지도 클라이언트나 서버의 상태를 추적-확인하지도 않습니다(Stateless). 따라서 필요에 따라 다른 방법(쿠키-세션, API 등)을 통해 상태를 확인해야 합니다. 

이와 같이 무상태성은 HTTP의 큰 특징입니다. 

 

 

🚩HTTP Requests

클라이언트가 서버에게 보내는 메시지. 

Startline → 

1) 수행할 작업(GET, PUT, POST 등)이나 방식(HEAD or OPTIONS)을 설명하는 HTTP method. 

2) 요청 대상(일반적으로 URL이나 URI) 또는 프로토콜, 포트, 도메인의 절대 경로는 요청 컨텍스트에 작성된다. 이 형식은 HTTP 메소드에 따라 다르다. origin 형식('?'와 쿼리 문자열이 붙는 절대 경로. GET, POST, HEAD, OPTIONS를 사용), absolute 형식(완전한 URL 형식, 대부분 GET와 함께 사용), authority 형식(도메인 이름과 포트 번호로 이루어진 URL의 일부분. CONNECT와 함께 사용 가능), asterisk 형식(OPTIONS 와 함께 별표(*) 하나로 서버 전체를 표현).

3) HTTP 버전에 따라 HTTP message의 구조가 달라진다. 따라서 start line에 HTTP 버전을 함께 입력.

 

Headers → 

헤더 이름(대소문자 구분이 없는 문자열), 콜론( : ), 값을 입력. 값은 헤더에 따라 다르다.

• General headers : 메시지 전체에 적용되는 헤더로, body를 통해 전송되는 데이터와는 관련이 없는 헤더.
• Request headers : fetch를 통해 가져올 리소스나 클라이언트 자체에 대한 자세한 정보를 포함하는 헤더. User-Agent, Accept-Type, Accept-Language와 같은 헤더는 요청을 더 구체화한다. Referer처럼 컨텍스트를 제공하거나 If-None과 같이 조건에 따라 제약을 추가 가능.
• Representation headers : 이전에는 Entity headers로 불렀으며, body에 담긴 리소스의 정보(콘텐츠 길이, MIME 타입 등)를 포함하는 헤더.

Body → 

HTTP messages 구조의 마지막에 위치한다. GET, HEAD, DELETE, OPTIONS처럼 서버에 리소스를 요청하는 경우에는 본문이 필요하지 않다. POST나 PUT과 같은 일부 요청은 데이터를 업데이트하기 위해 사용한다.

• Single-resource bodies(단일-리소스 본문) : 헤더 두 개(Content-Type과 Content-Length)로 정의된 단일 파일로 구성.
• Multiple-resource bodies(다중-리소스 본문) : 여러 파트로 구성된 본문에서는 각 파트마다 다른 정보를 지닌다. 보통 HTML form과 관련이 있다.

 

🚩HTTP Responses

HTTP Responses는 서버가 클라이언트에게 보내는 메시지이다. 

Status line → 응답의 첫 줄로, 현재 프로토콜의 버전 / 상태 코드(요청의 결과) / 상태 텍스트(상태 코드 설명)을 포함한다. 

ex ) HTTP/1.1 404 Not Found

 

Headers → 요청 헤더와 동일한 구조. 요청 헤더와 유사하게 몇 그룹으로 나뉜다.

• General headers : 메시지 전체에 적용되는 헤더로, body를 통해 전송되는 데이터와는 관련이 없다.
• Response headers : 위치 또는 서버 자체에 대한 정보(이름, 버전 등)와 같이 응답에 대한 부가적인 정보를 갖는 헤더로, Vary, Accept-Ranges와 같이 상태 줄에 넣기에는 공간이 부족했던 추가 정보를 제공한다.
• Representation headers : 이전에는 Entity headers로 불렀으며, body에 담긴 리소스의 정보(콘텐츠 길이, MIME 타입 등)를 포함.

Body →  201, 204와 같은 상태 코드를 가지는 응답에는 본문이 필요하지 않다. 응답의 body는 request와 유사하게 두 개의 종류로 나뉜다.

 

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🎈AJAX

(Asynchronous JavaScript And XMLHttpRequest)의 약자인 AJAX는 JavaScript, DOM, Fetch, XMLHttpRequest, HTML 등의 다양한 기술을 사용하는 웹 개발 기법입니다. 비동기로 데이터를 필요한 부분만큼만 받아와 렌더링하는 특징을 가집니다. 

AJAX를 구성하는 핵심 기술은 JavaScript와 DOM, 그리고 Fetch인데요. 전통적인 방식과 달리 페이지를 이동하지 않아도 Fetch를 통해 필요한 데이터를 받아올 수 있고 계속해서 사용자가 페이지를 사용하게 해주는 비동기적 방식을 사용합니다.

심지어 JavaScript에서 DOM을 사용해 조작할 수 있기 때문에, Fetch를 통해 전체 페이지가 아닌 필요한 데이터만 가져와 DOM에 적용시켜 새로운 페이지로 이동하지 않고 기존 페이지에서 필요한 부분만 변경할 수 있습니다.

 

Fetch 이전까지는 XHR을 사용했지만, 이제는 Fetch를 많이 사용합니다. 

 

🚩AJAX의 장점?

1. 비동기성. 서버에서 HTML을 완성해 보내주지 않아도 일부만 필요한 것을 불러와 웹페이지를 렌더링 할 수 있다.

2. 표준화. 전과 달리 브라우저에 상관없이 사용할 수 있게 되었다.

3. 유저 중심 애플리케이션 개발. 더 많은 상호작용이 가능한 애플리케이션을 만들 수 있다.

4. 작은 대역폭. 이전엔 완성된 HTML 파일을 받아왔기 때문에 한번에 보내는 데이터 크기가 컸다. 하지만 이제는 필요한 데이터를 JSON, XML 등으로 보내기에 데이터 크기가 작다.

 

🚩AJAX의 단점?

1. Search Engine Optimization(SEO)에 불리. 검색 사이트에서 긁어가기 어렵다.

2. 뒤로가기의 문제. AJAX에서는 이전 상태를 기억하지 않기 때문에 별도로 History API를 사용한다.

 

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🎈SSR / CSR

🚩SSR(Server Side Rendering)

서버 사이드 렌더링이란, 웹페이지를 브라우저가 아닌 서버에서 완전히 렌더링하는 것을 말합니다. 브라우저가 서버의 URI로 GET 요청을 보내면 서버는 정해진 웹 페이지 파일을 브라우저로 전송합니다. 만약에 데이터베이스 데이터가 필요하다면 서버는 데이터베이스에서 먼저 데이터를 부른 다음, 완전히 렌더링된 페이지로 변환한 뒤 브라우저에 응답으로 보내줍니다. 브라우저의 다른 경로로 사용자가 이동할 때마다 같은 작업을 다시 수행합니다.

CSR와 달리 접속하는 순간 무거운 JS파일이 아닌 html을 제공해주기 때문에, 렌더링 되는 첫 페이지를 보기까지의 시간이 짧습니다. 또한 서치 엔진에 잘 잡히도록 html에 모든 컨텐츠가 담겨 있다는 장점이 있죠. 그러나 사용자가 클릭할 때마다 새로고침이 일어나기 때문에 Blinking issue가 생기고, 이는 UX상 좋지 못한 점으로 작용합니다. 또한 서버가 매번 html 파일을 생성해줘야 하므로 서버에 부담을 주는 방식이죠. 마지막으로 처음 빠르게 웹사이트를 볼 수는 있지만, 사용자가 발생하는 이벤트에 대해 반응이 없는 상황이 발생할 수 있습니다. 

 

 

🚩CSR(Client Side Rendering)

클라이언트 사이드 렌더링이란 SSR의 반대입니다. 즉 서버가 아니라, 클라이언트에서 페이지를 렌더링하는 것이죠. 브라우저가 요청을 서버에게 보내면, 서버는 웹 페이지를 렌더링하지 않고 골겨이 될만한 Single Page를 클라이언트에게 보내줍니다. 이대 서버는 함께 JavaScript 파일을 보내는데요. 클라이언트가 웹페이지를 받고 나서 JavaScript 파일이 렌더링 된 페이지로 바꿔줍니다. 

 

만약에 아까처럼 데이터베이스의 데이터가 필요한 경우엔 어떨까요? 이럴 땐 브라우저가 Fetch 와 같은 API를 사용해서 데이터베이스의 데이터를 가져온 뒤에 렌더링을 해줍니다. 

브라우저가 다른 경로로 이동한다면요? 서버가 웹페이지를 다시 보내지 않으며, 단지 요청한 경로에 따라서 페이지를 렌더링해줍니다. 이때 파일은 새로고침을 하지 않고 맨 처음 서버에게서 받은 파일과 동일한 파일을 보여줍니다.

 

이 두 가지는 각자의 효율성을 갖고 있기 때문에, 필요한 부분에 적절히 사용할 줄 알아야 합니다.

 

SSR 사용 (ex 블로그, 뉴스)

• SEO(Search Engine Optimization) 가 우선순위인 경우.
• 웹 페이지의 첫 화면 렌더링이 빠르게 필요한 경우.
• 웹 페이지가 사용자와 상호작용이 적은 경우.

CSR 사용 (ex 예약 사이트)

• SEO 가 우선순위가 아닌 경우.
• 사이트에 풍부한 상호 작용이 있는 경우, 서버에 부담이 적다.
• 웹 애플리케이션을 제작하는 경우, 빠른 렌더링으로 더 나은 사용자 경험 제공.

 

+ TTV와 TTI?

Time To View: 사용자가 페이지를 요청했을 때,  해당 페이지가 보일 때까지 걸리는 시간

Time To Interact: 사용자가 페이지를 요청했을 때, 그 페이지에서 동적 활동을 시작할 수 있는 순간까지 걸리는 시간

 

CRS는 TTI와 TTV가 같다는 특징을 가집니다.

SRS는 TTV가 먼저 일어나고, TTI까지 시간이 걸립니다. 따라서 이 시간의 간극을 좁히기 위해 노력해야 합니다.

 

이처럼 CRS가 유저 친화적이며 좀더 뒤에 나온 발전된 기술처럼 느껴지겠지만, CRS가 가지는 단점을 SRS가 커버할 수 있다는 사실! 하나의 기술만 고집하기보다, 때에 따라 두 가지 방법을 적절하게 골라 사용하는 유연한 개발자가 되어야겠습니다.