웹소켓
단일 TCP 연결을 통해 클라이언트와 서버 간 전이중 양방향 통신을 지원하는 프로토콜
웹 환경에서 연속된 데이터를 실시간으로 처리할 수 있다.
웹소켓은 HTTP의 포트를 그대로 사용하고 각각 포트 80과 포트 443을 사용하여 HTTP(ws://) 및 HTTPS(wss://)로 서버에 연결한다.
웹소켓 등장 배경
웹소켓이 등장하기 이전, 실시간성을 보장하기 위해 Polling, Long polling, Streaming 같은 기술을 사용했어야 했다.
이는 실시간성이나 양방향성을 만족시키지 못했고, HTTP를 이용하기 때문에 과도한 오버헤드가 발생했다.
Polling: 주기적으로 서버에 요청을 보내 수신할 정보가 있는지 확인하는 방법
- 서버에서 보낼 내용이 없어도 클라이언트는 알 수 없다.
- 계속해서 요청을 보내 확인을 해야하기 때문에 서버에 불필요한 부하를 주어야 한다.
Long Polling: 클라이언트의 요청에 대해 응답을 보내지 않고 있다가 이벤트가 발생했을때 응답하는 방법
- 폴링 방식보다 서버에 적은 부하를 줄 수 있지만, 요청의 주기가 짧으면 폴링과 차이가 없어진다.
Streaming: 클라이언트가 request를 보내면 커넥션을 맺고, 이 커넥션을 유지하면서 서버가 계속 데이터를 보내는 방법
- 클라이언트가 서버에 요청을 하고 싶다면 새로운 커넥션을 맺어야 한다.
웹소켓의 동작
1. Upgrade 요청
WebSocket 프로토콜로 전환하는 HTTP 요청을 보낸다.
이는 HTTP와 같이 80, 443 포트를 사용한다.
웹소켓으로 전환하기 위해서는 Upgrade: websocket, Connection: Upgrade 헤더가 필요하다.
Sec-WebSocket-Key는 서버에서 Sec-WebSocket-Accept를 계산하여 응답하고 이 값이 예상한 값과 다르면 연결이 수립되지 않는다.
Sec-WebSocket-Protocol의 경우 서브프로토콜의 목록으로 서버 측에서는 해당 목록 중 하나를 선택하여 반환해야 한다.
만약 서버측에서 여러 개 지원이 가능한 경우 지원 가능한 프로토콜 중 첫번째 프로토콜을 클라이언트측으로 보낸다.
GET /chats HTTP/1.1
Host: localhost:8080
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Key: Uc9l9TMkWGbHFD2qnFHltg==
Sec-WebSocket-Protocol: v10.stomp, v11.stomp
Sec-WebSocket-Version: 13
Origin: http://localhost:8080
2. Switching Protocols
서버는 101 Switching Protocols 응답을 반환한다.
Sec-WebSocket-Accept은 Sec-WebSocket-Key 뒤에 258EAFA5-E914-47DA-95CA-C5AB0DC85B11를 붙이고 SHA1로 해싱 후 Base64로 인코딩하여 반환한다.
이는 서버 웹소켓 프로토콜의 지원 여부를 클라이언트에게 명확히 알리기 위해 존재한다.
HTTP/1.1 101 Switching Protocols
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Accept: 1qVdfYHU9hPOl4JYYNXF623Gzn0=
Sec-WebSocket-Protocol: v10.stomp
3. 통신 후 종료
연결이 수립되면 웹소켓 프레임 단위로 양방향 통신을 한다.
연결 종료를 원하는 경우 클라이언트, 서버 모두 연결 종료를 요청할 수 있다.
참고 자료
https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc6455
https://developer.mozilla.org/ko/docs/Web/API/WebSockets_API/Writing_WebSocket_client_applications
https://developer.mozilla.org/ko/docs/Web/API/WebSockets_API/Writing_WebSocket_servers
https://docs.spring.io/spring-framework/reference/web/websocket.html