Week2(1/3) Application Layer Protocol - HTTP

애플리케이션 계층 프로토콜

HTTP 프로토콜에 대해 설명해주세요

• 클라이언트와 서버 간의 정보를 주고 받기 위해 사용되는 애플리케이션 계층 프로토콜

• Stateless 프로토콜

• HTTP/1.1: Keep-Alive. 연결을 재사용함

• HTTP/2: 멀티플렉싱을 통한 요청 병렬처리

• HTTP/3: QUIC 프로토콜을 기반으로 더 빠르고 효율적인 데이터 전송

HTTP1.1 Keep-Alive

Keep-Alive 헤더가 기본으로 활성화되어, 여러 요청을 단일 TCP 연결에서 처리

• 한 번 연결이 맺어지면 이후에도 계속 유지되어 여러 요청을 재사용할 수 있는 연결을 지원

• 각 요청마다 중복된 헤더 정보(예: 쿠키, 인증 정보)를 계속해서 전송해야 하는 문제가 있었고, 이로 인해 불필요한 대역폭 사용이 발생

HTTP1.1 Pipelining & Head of line Blocking

• 여러 요청을 연속으로 보내는 기능. 클라이언트는 서버로부터 응답을 기다리지 않고 여러 요청을 한 번에 보낼 수 있습니다.

• 하지만 문제는 TCP 연결에서 요청과 응답이 순차적으로 처리되기 때문에, 첫 번째 요청의 응답이 완료될 때까지 나머지 요청들이 대기해야 합니다. 즉, 앞선 요청이 지연되면, 뒤따르는 요청도 모두 지연되는 현상이 발생하는데, 이것이 헤드 오브 라인 블로킹(Head-of-Line Blocking) 문제입니다.

HTTP2. Multiplexing

단일 연결에서 여러 요청과 응답을 동시에 처리.

• HTTP/1.1에서 발생했던 헤드 오브 라인 블로킹 문제를 해결하는 핵심 기능

• 이제 한 연결 내에서 병렬로 여러 요청을 전송. 하나의 요청 지연이 전체 성능에 영향을 미치는 일이 줄어듦.

• HPACK 헤더 압축을 사용해 요청과 응답의 헤더 크기를 줄였습니다. (대규모 트래픽에서 네트워크 사용량을 크게 줄이는 효과)

• 서버가 클라이언트 요청이 없이도 필요한 리소스를 먼저 전송할 수 있는 기능을 제공

• vs Pipelining: 하나의 연결 내에서 여러 요청과 응답을 병렬로 처리할 수 있습니다. 즉, 각 요청이 독립적으로 처리되므로, 하나의 요청이 지연되어도 다른 요청에는 영향을 미치지 않습니다.

HTTP3. QUIC (Quick UDP Internet Connections)

기존의 TCP 대신 UDP 기반의 QUIC 프로토콜을 사용

• TLS 1.3 암호화를 전송 계층에 기본 통합. 암호화와 연결 설정이 동시에 이루어집니다.

• 0-RTT (Zero Round-Trip Time). 최초 연결 설정 시에도 데이터를 즉시 전송

• 개별 스트림을 독립적으로 처리. (TCP는 패킷 손실이 발생하면 손실된 패킷이 재전송될 때까지 전체 스트림이 차단되는 구조.)

예시:

1.1 Keep-alive, Pipelining

서버에 도착순서와 상관없이 처리 순서를 유지.

2, 3, 1 순으로 도착해도 항상 1,2,3 순으로 처리하고 반환.

2 Multiplexing

서버에 도착한 순서대로 무조건 서버에서 클라이언트로 받은 순서로 보내야합니다. 먼저 처리 되더라도 먼저 도착한 요청이 처리될때까지 서버에서 응답이 출발하지 않음.

클라이언트에서 요청 1,2,3을 동시에 보내고, 서버에 2, 3, 1 순으로 도착한 상황에서, TCP 특성에 따라 도착한 순서대로 2,3,1 응답을 보내줘야함.

만약 요청 3이 먼저 처리가 완료되더라도 요청2에서 패킷 손실이 나면, 요청2가 처리되기전까지 먼저 처리된 요청3, 요청1은 클라이언트로 보내지않고 기다림

3 QUIC

완전 비동기식.

2, 3, 1 순으로 보내도 서버측에서 받는 순서대로 처리(개별 스트림).

HTTP의 요청/응답 모델에 대해 설명해주세요.

요청은 HTTP 메서드로 보내집니다. GET, POST, PUT, DELETE

응답은 상태코드로 응답을 보냅니다. 200 OK, 404 Not Found, 500 Internal Server Error

HTTP 메서드중 GET과 POST의 차이

GET

• 리소스를 조회할떄 사용

• 멱등합니다. 캐싱 가능

• 리소스를 변경하지 않는 안전한 메서드입니다.

POST

• 새로운 데이터를 전송하거나 생성할때 사용

• 멱등하지 않습니다. 캐싱 불가능

• 리소스 변경으로 안전하지 않습니다.

HTTP 메서드중 PUT과 PATCH 차이

PUT

• 데이터를 전체적으로 교체할떄 사용

• 멱등. 데이터를 덮어쓰는 경우

PATCH

• 데이터를 일부만 수정할때 사용

• 항상멱등하지 않을 수 있고, 부분적으로 변경.

왜 멱등한게 중요한가요?

• 안정성 및 오류 처리: 네트워크 오류로 인해 클라이언트가 요청을 여러 번 보낼 수 있습니다. 이때 요청이 멱등하다면, 같은 요청을 여러 번 보내도 서버 상태가 변하지 않으므로, 의도치 않은 변경이 일어나지 않아서 시스템이 안정적으로 동작할 수 있습니다.

• 안전한 재시도 로직 구현: 클라이언트 또는 서버가 요청의 성공 여부를 확신할 수 없는 상황에서 요청을 재시도하는 로직을 구현할 때, 멱등성이 보장되면 요청을 다시 시도해도 서버의 상태가 불안정해지지 않습니다.

• 캐싱과 성능 최적화: 멱등한 메서드는 서버나 프록시에서 캐싱이 용이합니다. GET 메서드의 결과를 캐싱해 두면 같은 요청에 대해 서버에서 결과를 재생성하지 않아도 되므로 성능이 최적화됩니다.

• 분산 시스템에서의 일관성 유지: 멱등성은 분산 시스템에서 요청을 여러 번 수신할 가능성이 있을 때 일관성을 유지하는 데 중요합니다. 분산 시스템에서는 동일한 작업이 여러 번 실행될 가능성이 높기 때문에, 멱등성이 보장되면 데이터의 일관성을 유지할 수 있습니다.

• 서비스 안정성: 서비스 장애 시 복구 과정에서 멱등한 요청은 중복된 작업을 수행하더라

HTTP 상태 코드가 뭔가요?

상태 코드는 클라이언트 요청에 대한 서버 결과를 숫자 코드로 표현한 것입니다. 100번대 부터 500번대까지 있습니다.

• 1xx: 정보 응답 : (101: 웹소켓 승인)

• 2xx: 성공 : (201: 새로운 리소스 등록 성공)

• 3xx: 리다이렉션

• 4xx: 클라이언트 오류 (401: 인증, 403: 인가, 404: 리소스X)

• 5xx: 서버오류 (503: 게이트웨이)

제가 인턴으로 일했던 프로젝트에서는 550번대의 커스텀 상태 코드를 사용하여 AI 관련 오류를 처리한 경험이 있습니다. 예를 들어, AI 모델의 응답 지연이나 내부 처리 오류에 대한 구체적인 상태를 나타내기 위해 550 AI Processing Error와 같은 코드를 정의하고 사용했습니다. 550번대 코드는 HTTP 표준에는 없지만, 애플리케이션의 특수한 비즈니스 로직을 표현하는 데 유용했습니다.

HTTP 헤더가 뭔가요?

• HTTP 헤더는 클라이언트와 서버 간의 요청/응답에 대한 추가 정보를 제공

• 요청(Request)과 응답(Response) 모두에 포함될 수 있으며, Origin, 요청 메타데이터, 콘텐츠 형식, 인증 정보, 캐시 설정, 쿠키(Server) 등의 다양한 정보를 포함.

• Origin(CORS에서 사용), Content-Type, Authorization, Cache-Control 등이 있습니다.

HTTP의 무상태성에 대해서 설명해주세요.

• HTTP 프로토콜이 각 요청을 독립적으로 처리한다는 것을 의미.

• 각각의 요청은 완전한 정보를 포함하고 있어야 하며, 요청 사이의 상태를 서버가 유지하지 않는 구조

• 클라이언트를 추적하려면 쿠키(Cookie), 세션(Session), JWT(Json Web Token) 같은 상태 유지 기술을 사용

• 서버 확장이 용이

HTTP Keep-alive에 대해 설명해주세요

• HTTP 1.1에 도입된 기능. TCP 연결을 재활용하여 연결 비용을 줄이는 목적.

• 한 번 맺은 TCP 연결을 유지함으로써, 여러 개의 요청을 하나의 연결에서 처리

HTTP 파이프라이닝에 대해 설명해주세요

• HTTP/1.1에서 도입된 기능

• 클라이언트가 여러 HTTP 요청을 응답을 기다리지 않고 연속적으로 보낼 수 있는 방식

• Head-of-Line Blocking 문제. 이TCP 연결에서 요청을 순차적으로 처리하기 때문에 발생합니다.

HTTP 상태 코드 중 4xx, 5xx의 차이점에 대해 설명해주세요

4xx

• 클라이언트 측의 오류로 인해 서버가 요청을 처리할 수 없을때

• 클라이언트가 잘못된 요청을 보내거나, 권한이 없는 리소스를 요청하는 경우

5xx

• 서버 측의 문제로 인해 클라이언트의 요청을 처리하지 못할 때 발생하는 상태 코드

• 서버의 오류나 내부 문제로 인해 요청을 완료할 수 없을 때 주로 발생