study network http web tcp three-way handshake stateless protocol rtt non-persistent connection persistent connection

2.2 웹과 HTTP(1)

웹과 HTTP, TCP

2.2 웹과 HTTP(1)

2.2.1 HTTP 개요

  • 웹의 애플리케이션 계층 프로토콜인 HTTP(HyperText Transfer Protocol)는 웹의 중심이다.
  • 웹 페이지(Web page, 문서)는 객체(object)들로 구성된다.
  • 객체(object)는 단순히 단일 URL로 지정할 수 있는 하나의 파일(HTML 파일, JPEG 이미지, 자바스크립트, CCS 스타일 시트 파일, 비디오 클립 등)이다.
  • 대부분의 웹 페이지는 기본 HTML 파일과 여러 참조 객체로 구성된다.
  • 각 URL은 2개의 요소를 갖고 있다.
    • 객체를 갖고 있는 서버의 호스트 이름
    • 객체의 경로 이름
  • 웹 브라우저(Web browser)는 HTTP의 클라이언트 측을 구현하기 떄문에 웹의 관점에서 클라이언트와 브라우저는 혼용된다.
  • HTTP는 TCP를 전송 프로토콜로 사용한다.
  • 과정
    • HTTP 클라이언트가 먼저 서버에 TCP 연결을 시작
    • 브라우저와 서버 프로세스는 각자의 소켓 인터페이스를 통해 TCP로 접속.
  • 소켓 인터페이스는 각 프로세스와 TCP 연결 사이에서의 출입구다.
  • 서버와 클라이언트는 메시지를 소켓 인터페이스에게 보낸다.
  • 이후 부터는 TCP의 몫이다.
  • HTTP는 비상태 프로토콜(stateless protocol)이다. 클라이언트에 대한 정보를 유지하지 않기 떄문이다.

2.2.2 비지속 연결과 지속 연결

  • 클라이언트-서버 상호작용이 TCP상에서 발생할 때, 각 요구/응답 쌍이
    • 분리된 TCP 연결을 통해 보내지면 비지속 연결(non-persistent connection)
    • 모든 요구와 해당하는 응답들이 같은 TCP 연결상으로 보내지면 지속 연결(persistent connection)
  • HTTP/1.0가 디폴트 모드로 지속 연결을 사용하지만 HTTP 클라이언트와 서버는 비지속연결을 사용하도록 설정될 수 있다.

비지속 연결 HTTP

  • 클라이언트가 서버에게 URL을 통해 html 파일을 요청한다고 가정해보자. HTML 파일은 여러 개의 참조 객체 이미지를 가진다.
    1. HTTP 클라이언트는 HTTP 기본 포트 번호 80을 통해 서버로 TCP 연결을 시도한다. 그 결과 클라이언트와 서버는 각각 소켓을 가진다.
    2. 클라이언트가 자신의 소켓을 통해 HTTP 요청 메시지를 보낸다. 이 요청에는 필요한 html의 경로 이름을 포함한다.
    3. 서버는 소켓으로 요청 메시지를 받고 필요한 html 객체를 추출한다. 응답 메시지에 객체를 캡슐화하고 소켓을 통해 클라이언트로 보낸다.
    4. HTTP 서버는 TCP에게 TCP 연결을 끊으라고 한다(하지만 실제로는 클라이언트가 응답을 올바로 받을 때까지 끊지 않는다).
    5. 클라이언트가 응답 메시지를 받으면 TCP 연결이 중단된다. 필요한 참조 객체(이미지) 10개를 가져오기 위해 각각의 객체에 대한 TCP 연결이 시작된다(1~4 반복).
  • 비지속 연결에선 총 11개의 TCP 연결이 발생한다.
  • 순차적으로 하지 않고 동시 연결(동시에 11개의 연결을 구성하여 각각 처리)로 응답 시간을 줄일 수 있다.
  • 세 방향 핸드셰이크(three-way handshake)
    • SYN(Synchronize) : 클라이언트가 서버에 연결을 요청하는 메시지를 보냄
    • SYN-ACK(Synchronize-Acknowledment) : 서버가 클라이언트의 연결 요청을 수락하고, 클라이언테에게 확인 응답을 보냄
    • ACK(Acknowledgment) : 클라이언트가 서버의 확인 응답을 받고, 다시 서버에 확인 메시지를 보내 연결을 완료한다.
  • RTT(round-trip time) : 패킷이 클라이언트로부터 서버까지 가고, 다시 클라이언트로 돌아오는 데 걸리는 시간
  • 세 방향 핸드셰이크 중 2단계가 완료될때 까지의 시간이 RTT다.
  • ACK는 2단계가 완료된 후 요청 메시지를 보낼 때 같이 보낸다.
  • 서버에 요청을 보낼 떄는 (TCP 연결 + 요청)이 필요하다.
  • 따라서 서버의 응답시간은 (2RTT + 파일 전송 시간)이다.

지속 연결 HTTP

  • 비지속 연결의 단점
    1. 각 요청 객체에 대한 새로운 연결이 설정되고 유지되어야 함. 이를 위해 필요한 TCP 버퍼는 서버에게 부담이 될 수 있음.
    2. 응답시간 (2 RTT)
  • 지속 연결은 하나의 지속 TCP 연결로 여러 웹페이지와 관련 객체를 통신할 수 있다.
  • 파이프라이닝(pipelining) : 각 객체에 대한 요구는 진행 중인 요구에 대한 응답을 기다리지 않고 연속해서 만들어질 수 있음.
  • HTTP 서버는 타임아웃 기간동안 사용되지 않으면 연결을 닫기 떄문에, HTTP 디폴트 모드는 파이프라이닝을 이용해 지속 연결한다.
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