SEB 섹션3 - 8 TIL : 네트워크 심화

 

날씨가 많이 추워졌다. 올해는 가을이 존재하지 않는 듯 한데... 여름이 끝나고 요상하게도 집에 모기가 많아졌다.(미쳤나;;)

매일 밤마다 모기와 장시간 사투를 벌이고 쪽잠을 자는데 공부하기 쉽지 않은 환경에 노출된 듯 하다. 오늘도 공부를 하다가 잠깐 졸았는데 2시간 정도 시간이 증발해 있었다. 누가 지구 상의 모기를 멸종 시키는 연구를 하고 있다면 냅다 가서 통큰 기부 한번 해주고 싶다.

 

오늘은 네트워크에 대한 심화 내용을 학습했는데 지난 번에도 기본 HTTP에 대해서 학습하다가 머리 터지는 기분을 느꼈는데 그 경험을 오늘 다시 체감했다. 생각보다 양이 너무 많다. 신난다 ^오^

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1. 인터넷 프로토콜

1-1. IP와 IP Packet

복잡한 인터넷 망 속 수 많은 노드들을 지나서 클라이언트와 서버는 통신을 한다. 출발지에서 목적지까지 데이터가 무사히 전달되기 위해선 규칙이 필요하게 된다. 그래서 흔히 말하는 IP주소를 컴퓨터에 부여하고 이를 이용하여 통신한다. IP는 지정한 IP주소에 패킷이라는 통신 단위로 데이터 전달을 한다.

 

IP 패킷

패킷은 Pack과 bucket이 합쳐진 단어이며, 소포로 비유될 수 있다. IP 패킷은 이를 데이터 통신에 적용한 것이다. IP 패킷에는 송장과 같이 전송 데이터를 무사히 전송하기 위한 출발지 IP, 목적지 IP와 같은 정보가 포함되어 있다.

클라이언트와 서버 모두 IP 패킷을 이용하여 정확하게 목적지와 도착지에 정상적으로 데이터를 전달할 수 있도록 기능한다.

 

IP 프로토콜의 한계

정확한 출발지와 목적지를 파악하는 점에서 IP 프로토콜은 적절한 통신 방법으로 보이지만 다음과 같은 한계점이 존재한다.

• 비연결성
  • 패킷을 받을 대상이 없거나 서비스 불능 상태여도 패킷 전송
• 비신뢰성
  • 중간에 패킷이 사라질 수 있음
    중간에 있는 서버가 데이터를 전달하던 중 장애가 생겨 패킷이 소실되더라도 클라이언트는 이를 확인할 방법이 없다.
  • 패킷의 순서를 보장할 수 없음
    전달 데이터의 용량이 크다면 패킷 단위로 데이터를 나누어서 전달하게 되는데 이 때 중간 과정에서 패킷들이 서로 다른 노드를 통해 전달되고 이 과정에서 클라이언트가 의도하지 않은 순서로 서버에 패킷이 도착할 수 있다.

 

1-2. TCP vs UDP

IP 패킷에 있던 한계를 네트워크 계층 구조를 통하여 어떻게 한계를 보완 할 수 있는지 알아보자.

IP 프로토콜보다 더 높은 계층에 TCP 프로토콜이 존재하기 때문에 IP프로토콜의 한계를 보완할 수 있다.

 

채팅 프로그램에서의 예시

먼저 HTTP 메시지가 생성되면 Socket 라이브러리를 통해 전달된다. 프로그램이 네트워크에서 데이터를 송수신할 수 있도록, "네트워크 환경에 연결할 수 있게 만들어진 연결부"가 바로 네트워크 소켓이다.

그리고 IP패킷을 생성하기 전 TCP 세그먼트를 생성한다. 이렇게 생성된 TCP/IP 패킷은 LAN카드와 같은 물리적 계층을 지나기 위해 이더넷 프레임 워크에 포함되어 서버로 전송된다.

 

TCP/IP 패킷 특징

TCP 세그먼트에는 IP 패킷의 출발지 IP와 목적지 IP 정보를 보완할 수 있는 출발지 PORT, 목적지 PORT, 전송제어, 순서, 검증 정보 등을 포함한다.

• 연결 지향 - TCP 3 way handshake (가상 연결)
  TCP는 장치들 사이에 논리적인 접속을 성립하기 위하여 3 way handshake을 사용하는 연결지향형 프로토콜이다. 먼저 클라이언트는 서버에 접속을 요청하는 SYN 패킷을 보내고, 서버는 SYN요청을 받고 클라이언트에게 요청을 수락하는 ACK와 SYN가 설정된 패킷을 발송하고 클라이언트가 다시 ACK으로 응답하기를 기다린다. 클라이언트가 서버에게 ACK을 이 이후로부터 연결이 성립되어 데이터를 전송할 수 있다. 만약 서버가 꺼져서 클라이언트가 SYN을 보내도 서버에서 응답이 없으면, 데이터를 보내지 않는다.
  SYN : Syncronize, ACK : Acknowledgment
• 데이터 전달 보증
  TCP는 데이터 전송이 성공적으로 이루어진다면 이에 대한 응답을 돌려주기 때문에 IP 패킷의 한계인 비연결성을 보완할 수 있다.
• 순서 보장
  만약 패킷이 순서대로 도착하지 않는다면 TCP 세그먼트에 있는 정보를 토대로 다시 패킷 전송을 요청할 수 있다.
• 신뢰할 수 있는 프로토콜

UDP 특징

사용자 데이터 그램 프로토콜 (User Datagram Protocol)

• 하얀 도화지에 비유 (기능이 거의 없음)
• 비 연결지향 - TCP 3 way handshake X
• 데이터 전달 보증 X
• 순서 보장 X
• 데이터 전달 및 순서가 보장되지 않지만, 단순하고 빠름
• 신뢰성보다는 연속성이 중요한 서비스( 실시간 스트리밍)에 자주 사용됨

UDP는 IP 프로토콜에 PORT, 체크섬 필드 정보만 추가된 단순한 프로토콜이다. 앞서 TCP 특징과 비교해보면 신뢰성은 낮지만 3 way handshake 방식을 사용하지 않기 때문에 TCP와 비교해 빠른 속도를 보장한다. HTTP3는 UDP를 사용하며 이미 여러 기능이 구현된 TCP보다는 하얀도화지처럼 커스터마이징이 가능하다는 장점이 있다.

💡 체크섬 : 중복 검사의 한 형태로, 오류 정정을 통해, 공간(전자 통신)이나 시간(기억 장치) 속에서 송신된 자료의 무결성을 보호하는 단순한 방법.

 

 

1-3. HTTP

HTTP/1.1, HTTP/2는 TCP 기반이며 HTTP/3는 UDP 기반 프로토콜이다.

 

HTTP의 특징

• 클라이언트 서버 구조
• 무상태 프로토콜 (Stateless), 비연결성 (Connectionless)
  HTTP에서는 서버가 클라이언트의 상태를 보존하지 않는 무상태성 프로토콜이다.
  장점 : 서버 확장성 높은 (스케일 아웃)
  단점 : 클라이언트가 추가 데이터 전송
• HTTP 메시지
• 단순함, 확장 가능

 

무상태성

• 모든 것을 무상태로 설계할 수 있는 경우도 있고 없는 경우도 있다.
• 무상태
  • e.g. 로그인이 필요없는 단순한 서비스 소개 화면
• 상태 유지
  • e.g. 로그인
• 로그인한 사용자의 경우 로그인했다는 상태를 서버에 유지 (e.g. 브라우저 쿠키, 서버 세션)
• 상태 유지는 최소한만 사용

 

Connection Oriented vs Connectionless

Connection Oriented - 연결을 유지하는 모델 TCP/IP는 기본적으로 연결을 유지한다. 연결을 유지하는 모델에서는 클라이언트 1, 2는 요청을 보내지 않더라도 계속 연결을 유지해야 한다. 이러한 경우 연결을 유지하는 서버의 자원이 계속 소모된다.

비연결성 - 연결을 유지하지 않는 모델 비연결성을 가지는 HTTP에서는 실제로 요청을 주고 받을 때만 연결을 유지하고 응답을 주고나면 TCP/IP연결을 끊는다. 이를 통해 최소한의 자원으로 서버 유지를 가능하게 한다.

 

HTTP의 비 연결성 - 희망편

• HTTP는 기본이 연결을 유지하지 않는 모델
• 일반적으로 초 단위 이하의 빠른 속도로 응답
• 1시간 동안 수천명이 서비스를 사용해도 실제 서버에서 동시에 처리하는 요청은 수십개 이하로 매우 작음
  • e.g. 웹 브라우저에서 계속 연속해서 검색 버튼을 누르지는 않는다.

(하지만 트래픽이 많고, 큰 규모의 서비스를 운영할 때에는 비연결성은 한계를 보인다)

 

HTTP의 비 연결성 - 절망편

• TCP/IP 연결을 새로 맺어야 함 - 3 way handshake 시간 추가
• 웹 브라우저로 사이트를 요청하면 HTML 뿐만 아니라 자바스크립트, CSS, 추가 이미지 등 수 많은 자원이 함께 다운로드
• 지금은 HTTP 지속 연결(Persistent Connections)로 문제 해결
• HTTP/2, HTTP/3에서 더 많은 최적화

웹 브라우저로 사이트를 요청하면 수 많은 자원이 함께 다운로드 된다. 해당 자원들을 각각 보낼 때마다 연결끊고 다시 연결하고를 반복하는 것은 비효율적이기 때문에 지금은 HTTP지속 연결로 문제를 해결한다.

 

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2. HTTP 표현 헤더

2-1. 표현 헤더 Representation Headers

표현

HTTP 메시지는 Header 부분과 Body(본문)로 구분되는데 이 때 바디를 payload라고도 부른다. payload 안에는 전달하고자 하는 데이터가 들어가는데 이를 표현이라고 한다.

표현 헤더는 표현 데이터를 해석할 수 있는 정보 제공의 역할을 한다.

 

HTTP 헤더의 용도

• HTTP 전송에 필요한 모든 부가정보
  • e.g. 메시지 바디의 내용, 메시지 바디의 크기, 압축, 인증, 요청 클라이언트, 서버 정보, 캐시 관리 정보...
• 표준헤더가 너무 많음
• 필요 시 임의의 헤더 추가 가능

 

표현 헤더

• Content-Type : 표현 데이터의 형식
• Content-Encoding : 표현 데이터의 압축 방식
• Content-Language : 표현 데이터의 자연 언어
• Content-Length : 표현 데이터의 길이

(표현 헤더는 요청, 응답 둘 다 사용)

 

Content-Type

표현 데이터의 형식 설명

구조 : 미디어 타입, 문자 인코딩

• text/html; charset=utf-8
• application/json
• image/png

 

Content-Encoding

표현 데이터 인코딩

• 표현 데이터를 압축하기 위해 사용
• 데이터를 전달하는 곳에서 압축 후 인코딩 헤더 추가
• 데이터를 읽는 쪽에서 인코딩 헤더의 정보로 압축 해제
  • gzip
  • deflate
  • identity

 

Content-Language

표현 데이터의 자연 언어

• 표현 데이터의 자연 언어를 표현
  • ko
  • en
  • en-US

 

Content-Length

표현 데이터 길이

• 바이트 단위
• Transfer-Encoding(전송 코딩)을 사용하면 Content-Length를 사용하면 안됨

Transfer-Encoding은 전송 시 어떤 인코딩 방법을 사용할 것인가를 명시한다. 그러나 현재는 Transfer-Encoding보다는 Content-Encoding을 사용하며, Transfer-Encoding을 사용하는 경우 chunked의 방식으로 사용한다.

chunked 방식의 인코딩은 많은 양의 데이터를 분할하여 보내기 때문에 전체 데이터의 크기를 알 수 없기에 표현 데이터의 길이를 명시해야하는 Content-Length 헤더와 함께 사용할 수 없다.

 

 

2-2. HTTP 주요 헤더

[위키피디아: HTTP 헤더 필드 리스트] List of HTTP header fields

(위 링크를 열어보고 수에 압도당해서 3초 만에 닫았다)

 

요청에서 사용되는 헤더

From : 유저 에이전트의 이메일 정보

• 일반적으로 잘 사용하지 않음
• 검색 엔진에서 주로 사용
• 요청에서 사용

 

Referer: 이전 웹 페이지 주소

• 현재 요청된 페이지의 이전 웹 페이지 주소
• A → B로 이동하는 경우 B를 요청할 때 Referer: A 를 포함해서 요청
• Referer 를 사용하면 유입경로 수집 가능
• 요청에서 사용
• referer는 단어 referrer의 오탈자이지만 스펙으로 굳어짐

 

User-Agent: 유저 에이전트 애플리케이션 정보

• 클라이언트의 애플리케이션 정보(웹 브라우저 정보, 등등)
• 통계 정보
• 어떤 종류의 브라우저에서 장애가 발생하는지 파악 가능
• 요청에서 사용
• e.g.
  • user-agent: Mozilla/5.0 (Macintosh; Intel Mac OS X 10_15_7) AppleWebKit/ 537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/86.0.4240.183 Safari/537.36

 

Host: 요청한 호스트 정보(도메인)

• 요청에서 사용
• 필수 헤더
• 하나의 서버가 여러 도메인을 처리해야 할 때 호스트 정보를 명시하기 위해 사용
• 하나의 IP 주소에 여러 도메인이 적용되어 있을 때 호스트 정보를 명시하기 위해 사용

 

Origin: 서버로 POST 요청을 보낼 때, 요청을 시작한 주소를 나타냄

• 여기서 요청을 보낸 주소와 받는 주소가 다르면 CORS 에러가 발생한다.
• 응답 헤더의 Access-Control-Allow-Origin와 관련

 

Authorization: 인증 토큰(e.g. JWT)을 서버로 보낼 때 사용하는 헤더

• “토큰의 종류(e.g. Basic) + 실제 토큰 문자”를 전송
• e.g.
  • Authorization: Basic YWxhZGRpbjpvcGVuc2VzYW1l

 

응답에서 사용되는 헤더

 

Server: 요청을 처리하는 ORIGIN 서버의 소프트웨어 정보

• 응답에서 사용
• e.g.
  • Server: Apache/2.2.22 (Debian)
  • Server: nginx

 

Date: 메시지가 발생한 날짜와 시간

• 응답에서 사용
• e.g.
  • Date: Tue, 15 Nov 1994 08:12:31 GMT

 

Location: 페이지 리디렉션

• 웹 브라우저는 3xx 응답의 결과에 Location 헤더가 있으면, Location 위치로 리다이렉트(자동 이동)
• 201(Created): Location 값은 요청에 의해 생성된 리소스 URI
• 3xx(Redirection): Location 값은 요청을 자동으로 리디렉션하기 위한 대상 리소스를 가리킴

 

Allow: 허용 가능한 HTTP 메서드

• 405(Method Not Allowed)에서 응답에 포함
• e.g.
  • Allow: GET, HEAD, PUT

 

Retry-After: 유저 에이전트가 다음 요청을 하기까지 기다려야 하는 시간

• 503(Service Unavailable): 서비스가 언제까지 불능인지 알려줄 수 있음
• e.g.
  • Retry-After: Fri, 31 Dec 2020 23:59:59 GMT(날짜 표기)
  • Retry-After: 120(초 단위 표기)

 

2-3. 콘텐츠 협상

콘텐츠 협상 (Content negotiation)

클라이언트가 선호하는 표현 요청

• Accept : 클라이언트가 선호하는 미디어 타입 전달
• Accept-Charset : 클라이언트가 선호하는 문자 인코딩
• Accept-Encoding : 클라이언트가 선호하는 압축 인코딩
• Accept-Language : 클라이언트가 선호하는 자연 언어

협상 헤더는 요청 시에만 사용

협상과 우선순위

Quality Values(q)

아래 선호에 대한 가치 부여 예시

GET / event
Accept-Language : ko-KR,ko;q=0.9,en-US;q=0.8,en;q=0.7

• Quality Values(q) 값 사용
• 0~1, 클수록 높은 우선 순위
• 생략하는 경우, 1
• Accept-Language: ko-KR,ko;q=0.9,en-US;q=0.8,en;q=0.7
  1. ko-KR;q=1(q 생략)
  2. ko;q=0.9
  3. en-US;q=0.8
  4. en;q=0.7

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3. 웹 캐시

3-1. 캐시의 기본 원리 및 적용

캐시가 없는 경우

클라이언트에서 1.1M짜리 데이터에 대한 요청을 보낼 때, 서버는 그에 맞는 데이터 내용물을 데이터로 응답하게 된다. 그런데 같은 데이터에 대해서 다시 요청이 발생될 때, 이전과 동일하게 서버는 1.1M의 데이터를 보내게 된다. 이렇게 된다면 클라이언트는 매번 데이터를 다운 받는 것이된다. 이 데이터를 클라이언트에 저장할 수 없을까?

• 데이터가 변경되지 않아도 계속 네트워크를 통해서 데이터를 다운로드 받아야함
• 인터넷 네트워크는 매우 느리고 비쌈
• 브라우저 로딩 속도가 느림
• 느린 사용자 경험 제공

캐시가 있는 경우

캐시는 컴퓨터 과학에서 데이터나 값을 미리 복사해 놓는 임시 장소

캐시는 캐시의 접근 시간에 비해 원래 데이터를 접근하는 시간이 오래 걸리는 경우나 값을 다시 계산하는 시간을 절약하고 싶은 경우에 사용된다. 캐시에 데이터를 미리 복사해 놓으면 계산이나 접근 시간 없이 더 빠른 속도로 데이터에 접근할 수 있다. 브라우저에 캐시를 저장할 땐 헤더에 cache-control 속성을 통해 캐시가 유효한 시간을 지정할 수 있다.

HTTP/1.1 200 OK
Content-Type: image/jpeg
Cache-Control: max-age=60
...

이 경우 60초로 설정한다면 60초 동안은 해당 캐시가 유효하다는 의미이다.

• 캐시 덕분에 캐시 가능 시간동안 네트워크를 사용하지 않아도 된다.
• 비싼 네트워크 사용량을 줄일 수 있음
• 브라우저 로딩 속도가 매우 빠름
• 빠른 사용자 경험 제공

 

3-2. 캐시 검증 헤더와 조건부 요청

Last Modified와 If-Modified-Since

만약 캐시 유효시간이 지났지만 변경이 없기 때문에 해당 데이터를 써도 되는 상황이라면 이를 검증하고 사용하는 방법은 무엇일까?

 

Last-Modified와 If-Modified-Since

검증 헤더 Last Modified를 이용하여 캐시의 최종 수정시간을 확인할 수 있다.

// Response Message

HTTP/1.1 200 OK
Content-Type: image/jpeg
Cache-Control: max-age=60
Last-Modified: 2021년 3월 3일 08:00:00 
// => 데이터가 마지막에 수정된 시간
...

 

 

이를 통해서 캐시 유효 시간이 초과되더라도 If-Modified-Since 헤더를 이용해 조건부 요청을 할 수 있다.

// Request Message

GET /logo.jpg
If-Modified-Since: 2021년 3월 3일 08:00:00
...

 

 

위와 같이 요청 메시지의 최종 수정 시점이 동일하다면 응답메시지에 관련된 내용을 담아서 응답한다.

// Response Message

HTTP/1.1 304 Not Modified
Content-Type: image/jpeg
Cache-Control: max-age=60
Last-Modified: 2021년 3월 3일 08:00:00 
// => 데이터가 마지막에 수정된 시간
...
(HTTP Body가 없음)

 

1. 데이터가 수정되었는지 검증
2. 수정되지 않았다면 바디를 제외한 HTTP 헤더만 전송 - (헤더만 전송되므로 데이터 양이 적다)
3. 브라우저 캐시에서 응답 결과를 재사용, 헤더 메타데이터 또한 갱신 - (캐시의 유효시간을 갱신)
4. 브라우저는 캐시에서 조회한 데이터를 렌더링

 

Last-Modified와 If-Modified-Since 정리

• 캐시 유효 시간이 초과해도, 서버의 데이터가 갱신되지 않으면?
  • 304 Not Modified + 헤더 메타데이터만 응답 (바디X)
• 클라이언트는 서버가 보낸 응답 헤더 정보로 캐시의 메타데이터를 갱신
• 클라이언트는 캐시에 저장되어 있는 데이터 재활용
• 결과적으로 네트워크 다운로드가 발생하지만 용량이 적은 헤더 정보만 다운로드
• 매우 실용적인 해결책

메타데이터 : 데이터를 설명하는 데이터

• 1초 미만 (0.x초) 단위로 캐시 조정이 불가능
• 날짜 기반의 로직 사용
• 데이터를 수정해서 날짜가 다르지만, 같은 데이터를 수정해서 데이터 결과가 똑같은 경우
• 서버에서 별도의 캐시 로직을 관리하고 싶은 경우
  • e.g. 스페이스나 주석처럼 크게 영향이 없는 변경에서 캐시를 유지하고 싶은 경우

 

 

ETag와 If-None-Match

ETag와 If-None-Match

• ETag(Entity Tag)
• 캐시용 데이터에 임의의 공유한 버전 이름을 달아둠
  e.g. ETag: "v1.1", ETag: "61df5ee64dd7261cd4dc7e72c7d957a1"
• 데이터가 변경되면 이 이름을 바꾸어서 변경함 (Hash를 다시 생성)
  e.g. ETag: "4724dsf11sdfcv" ⇒ ETag: "3ac581fagh9df1skk"
• 단순하게 ETag만 보내서 같으면 유지, 다르면 다시 받는 방식

서버에서 완전히 캐시를 컨트롤하고 싶은 경우 ETag를 사용할 수 있다.

 

서버에서 헤더에 ETag를 작성해 응답하여 클라이언트의 캐시에서 해당 ETag 값을 저장한다.

// Response Message

HTTP/1.1 200 OK
Content-Type: image/jpeg
Cache-Control: max-age=60
ETag: "845eed07c5887cf"
...

 

만약 캐시시간이 초과되서 다시 요청을 해야하는 경우라면 이때 ETag값을 검증하는 If-None-Match를 요청 헤더에 작성해서 보낸다.

// Request Message

GET /logo.jpg
If-None-Match: "845eed07c5887cf"
...

 

 

서버에서 데이터가 변경되지 않았을 경우 ETag는 동일하기에 그래서 If-None-Match는 거짓이 된다. 이 경우 서버는 304 Not Modified를 응답하며 이 때 역시 HTTP Boby는 없다.

// Response Message

HTTP/1.1 304 Not Modified
Content-Type: image/jpeg
Cache-Control: max-age=60
ETag: "845eed07c5887cf"
...
(HTTP Body가 없음)

1. 데이터가 수정되었는지 ETag를 이용해 검증
2. 수정되지 않았다면 바디를 제외한 HTTP 헤더만 전송
3. 브라우저 캐시에서 응답 결과를 재사용, 헤더 메타데이터 또한 갱신
4. 브라우저는 캐시에서 조회한 데이터를 렌더링

 

ETag와 If-None-Match 정리

• 단순하게 ETag만 보내서 같으면 유지, 다르면 다시 받는 방식
• 캐시 제어 로직을 서버에서 완전히 관리
• 클라이언트는 단순이 이 값을 서버에 제공 (클라이언트는 캐시 매커니즘을 모름)

e.g.

1. 서버는 베타 오픈 기간인 3일 동안 파일이 변경되어도 ETag를 동일하게 유지
2. 애플리케이션 배포 주기에 맞추어 ETag 갱신

 

캐시 관련 헤더 및 조건부 헤더

Cache-Control

캐시 지시어(directives)

• Cache-Control : max-age
  캐시 유효 시간. 초단위
• Cache-Control : no-cache
  데이터는 캐시해도 되지만, 항상 원(Origin) 서버에 검증하고 사용
• Cache-Control : no-store
  데이터는 민감한 정보가 있으므로 저장하면 안됨 (메모리에서 사용하고 최대한 빨리 삭제)

 

Expires

캐시 만료일 지정(하위 호환)

• Expires : Mon, 01 Jan 1990 00:00:00 GMT
• 캐시 만료일을 정확한 날짜로 지정
• HTTP 1.0부터 사용
• 지금은 더 유연한 Cache-Control: Max-age 권장
• Cache-Control : max-age와 함께 사용하면 Expires는 무시됨

 

정리

• 검증 헤더 (Validator)
  • ETag: "v1.1", ETag: "61df5ee6das"
  • Last-Modified: Wed, 26 Dec 2020 12:01:29 GMT
• 조건부 요청 헤더
  • If-Match, If-None-Match: ETag 값 사용
  • If-Modified-Since, If-Unmodified-Since: Last-Modified 값 사용

 

 

3-3. 프록시 캐시

프록시 서버

프록시란 클라이언트와 서버 사이에 대리로 통신을 수행하는 것을 가리켜 프록시(Proxy), 그 중계 기능을 하는 서버를 프록시 서버라고 한다.

클라이언트, 혹은 반대로는 서버가 다른 네트워크에 간접적으로 접속 할 수 있기 때문에, 보안, 캐싱을 통한 성능, 트래픽 분산 등의 장점을 가진다.

 

프록시 캐시

원 서버가 해외에 있는 경우 응답이 오는 것에 다소 딜레이가 있을 수 있다. 따라서 현지에 프록시 캐시 서버를 설치하여서 현지에서는 프록시 캐시 서버를 통해서 요청과 응답을 빠르게 처리할 수 있도록 구현할 수 있다.

 

Cache-Control

캐시 지시어 (directives) - 기타

• Cache-Control : public
  • 응답이 public 캐시에 저장되어도 됨
• Cache-Control : private
  • 응답이 해당 사용자만을 위한 것, private 캐시에 저장해야 함(기본 값)
• Cache-Control : s-maxage
  • 프록시 캐시에만 적용되는 max-age
• Age : 60 (HTTP 헤더)
  • 오리진 서버에서 응답 후 프록시 캐시 내에 머문 시간(초)

 

캐시 무효화

• Cache-Control : no-cache
  • 데이터는 캐시해도 되지만, 항상 원 서버에 검증하고 사용(이름에 주의)
• Cache-Control : no-store
  • 데이터에 민감한 정보가 있으므로 저장하면 안됨 (메모리에서 사용하고 최대한 빨리 삭제)
• Cache-Control : must-revalidate
  • 캐시 만료 후 최초 조회 시 원 서버에 검증해야함
  • 원 서버 접근 실패 시 반드시 오류가 발생해야함 - 504(Gateway Timeout)
  • must-revalidate는 캐시 유효 시간이라면 캐시를 사용함
• Pragma : no-cache
  • HTTP 1.0 하위 호환

Cache-Control : no-cache, no-store, must-revalidate Pragma : no-cache

확실한 캐시 무효화 응답을 하고 싶다면 위에 있는 캐시 지시어를 모두 넣어야한다.

 

no-cache vs must-revalidate

no-cache : 원 서버 접근 가능 시

no-cache와 must-revalidate 모두 원 서버에 검증해야하지만 그에 대한 응답에 대해 다른 점이 있다. no-cache의 경우, 캐시 서버 요청을 하면 프록시 캐시 서버에 도착하면 no-cache인 경우 원 서버에 요청을 하게 된다. 그리고 원 서버에서 검증 후 304 응답을 하게 된다.

 

no-cache : 원 서버 접근 불가 시

만약 프록시 캐시 서버와 원 서버간 네트워크 연결이 단절되어 접근이 불가능 하다면, no-cache에서는 응답으로 오류가 아닌 오래된 데이터라도 보여주자라는 개념으로 200 OK으로 응답을 한다.

 

must-validate : 원 서버 접근 불가 시

하지만 must-revalidate라면 원 서버에 접근이 불가할 때 504 Gateway Timeout 오류를 보낸다. 통장 잔고 등 중요한 정보가 원 서버를 못 받았다고 해서 예전 데이터로 뜬다면 큰 문제가 생기기때문에 이런 경우 must-revalidate를 써야 된다.

 

 

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4. CDN

Content Delivery Network

콘텐츠를 좀 더 빠르고 효율적으로 제공하기 위해 등장한 서비스

 

CDN의 특징

• 원본을 복사하여 저장할 여러 개의 캐시 서버로 구성
• 콘텐츠를 요청받은 경우 데이터를 전달하기 가장 유리한 캐시 서버에서 관련 콘텐츠를 제공
  • 제공할 콘텐츠를 가지고 있으며 위치상으로 가장 가까운 캐시 서버가 우선 순위를 가짐

 

정적 및 동적 콘텐츠

정적 콘텐츠(Static Contents)

내용이 거의 변하지 않는 콘텐츠

1. HTML 파일, 동영상과 같은 콘텐츠
2. 변화가 없는 콘텐츠
3. 개인화되지 않은 대중적인 콘텐츠

CDN의 캐시 서버에 저장하기 적합

 

동적 콘텐츠(Dynamic Contents)

접속할 때마다 내용이 바뀌거나 사용자마다 다른 내용을 보여주는 콘텐츠

1. 위치, IP주소, 사용시간 관련 콘텐츠
2. 사용자가 접근할 때마다 내용이 달라지는 콘텐츠
3. 카드 번호, 전화번호 등 개인화된 정보 관련 콘텐츠

콘텐츠가 바뀔 때마다 캐시 서버에 바뀐 컨텐츠가 전파되어야 함 ⇒ 공통적인 부분을 캐시 서버에 저장 동적 콘텐츠 자체는 CDN 네트워크가 지원하기 어렵다.

 

CDN의 이점

1. DDoS 공격에 대해 어느 정도의 대응이 간으
2. 로딩속도 감소로 인한 사용자 경험 향상
3. 트래픽 분산으로 인한 트래픽 관련 비용 절감

 

네트워크 구성 방법

Scattered 방식

최대한 낮은 응답시간에 집중

1. 세계 곳곳에 최대한 많은 캐시 서버를 제공
2. 낮은 수용량의 데이터 센터 및 캐시 서버
3. 매우 높은 관리비용 및 사용자 요금
4. 연결 수요가 적은 지역 대상으로 적절한 방식

 

Consolidated 방식

여러 서버를 통합하여 운용하는 방식

1. 다수의 고성능 서버로 통합하여 운용하는 방식
2. 응답시간 증가. 하지만 관리 및 유지 비용이 낮아짐
3. 연결 수요가 많은 지역 대상으로 적절한 방식