웹 소켓이란?

• 두 프로그램 간의 메시지를 교환하기 위한 통신 방법 중 하나

• 표준 프로토콜 중 하나

  • 검증 기관
    • W3C : 월드 와이드 웹을 위한 표준을 개발하고 장려하는 조직
    • IETF : 인터넷의 운영, 관리, 개발에 대해 협의하고 프로토콜과 구조적인 사안들을 분석하는 인터넷 표준화 작업 기구

• 현재 인터넷 환경에서 많이 사용 되는 프로토콜이다

  • 약 98 % 유저의 브라우저에서 사용가능.

  

웹 소켓의 특징

• 양방향 통신
  • 연결된 상태라면 client와 server가 원할 때 데이터를 주고 받을 수 있다.
• 실시간 네트워킹
  • 웹 환경에서 연속된 데이터를 빠르게 노출
    • ex) 주식 차트, 채팅, 비디오 데이터

웹 소켓 이전에 사용했던 기술

• 양방향 통신이며 실시간 네트워킹이 가능해야 함.

• 종류

  • Polling
    • 서버로 일정 주기마다 요청을 수신
    • 일정 주기마다 요청하기 때문에 실시간과는 차이가 있음.
    • 불필요한 request와 connection을 생성
      • 바뀐 데이터가 없어도 request를 날리게 됨.
  • Long Polling
    • Polling의 단점을 보완하기 위해 response를 바로 보내지 않고 event가 발생했을 때 response를 보내는 방식
    • 이벤트 발생 후 클라이언트는 다시 request를 보냄
    • 이벤트가 생길 때까지 연결이 유지됨
    • 많은 양의 event가 발생한다면 polling과 정확하게 같음
  • Streaming

    • 서버에 요청 보내고 끊기지 않은 연결상태에서 끊임없이 데이터 수신

    • 클라이언트에서 서버로 데이터 송신이 어렵다

      

• 단점

  • HTTP를 통해 통신하기 때문에 Header가 불필요하게 큼

웹 소켓의 동작 방법

• http or https 프로토콜을 이용해서 핸드 쉐이킹함

  • 헨드 쉐이킹 과정
  • 첫 웹소켓 연결을 위해 클라이언트에서 보내는 request HTTP header

  GET /chat HTTP/1.1          => 반드시 GET 메서드, HTTP 버전은 1.1 이상
  Host: algo-with-me-api.shop => 웹 서버의 주소
  Upgrade: websocket          => 현재 클라이언트, 서버, 전송 프로토콜 연결에서 다른 프로토콜로
  														   업그레이드하기 위한 규칙
  Connection: Upgrade         => Upgrade 헤더 필드가 명시되었을 경우, 
  															 Connection 헤더 필드도 전송
  Sec-WebSocket-Key:          => 클라이언트와 서버간의 서로의 신원을 인증하는 데에 사용 
  dG1mdGwdnaiw1dZQj==						 길이가 16바이트인 임의로 선택된 숫자를 base64로 인코딩 한 값
  Origin: 클라이언트주소          => 웹 브라우저를 사용하는 경우 필수항목, 클라이언트의 주소 
  Sec-WebSocket-Protocol      => 클라이언트가 요청하는 여러 서브프로토콜을 의미
  : chat, superchat              공백문자로 구분되며 순서에 따라 운선권 부여
                                 서버에서 여러 프로토콜 혹은 프로토콜 버전을 나눠서 서비스할 경우
  															 이러한 서브 프로토콜을 서버로 보내면 서버는 자신이 지원하는 
  															 서브 프로토콜을 다시 클라이언트에게 반환함.
  Sec-WebSocket-Version : 13  => 웹소켓 버전  
  

  • 첫 웹소켓 연결을 위해 클라이언트의 request에 대한 서버의 response HTTP header

  HTTP/1.1 101 Switching Protocols => Switching Protocols이 오면 웹소켓이 연결 됐다는 의미
  Upgrade: websocket               
  connection: Upgrade      
  Sec-WebSocket-Accept             => 클라이언트로 받은 Sec-WebSocket-Key를 사용하여 계산된
  :s3pPLMBiTxaQ9kQkoQadAQDmadQW=      값으로 서로의 신원을 확인하기 위해 사용된다.
  

  • 핸드 쉐이크 완료 후 데이터 전송
    • ws라는 프로토콜로 변경됨
      • ws : 80 번 포트, wss : 443 포트
    • 주소 받는 데이터의 단위는 Message라고 함

      • 여러 frame이 모여서 구성하는 하나의 논리적 메세지 단위

        • frame란 ?

          • communication에서 가장 작은 단위의 데이터, 작은 헤더 + payload

            

            • END는 전체 메시지 중에 이 프레임이 마지막인가를 알려주는 flag
            • Opcode이 메시지가 어떻게 사용될지를 알려줌
              • 0x0 Coutinue : 전체 메시지의 일부
              • 0x1 Text : 포함된 데이터가 UTF-8 텍스트라는 의미
              • 0x2 Binary : 포함된 데이터가 바이너리 데이터라는 의미
              • 0x8 Close : Close 핸드 쉐이크를 시작한다는 의미
            • Length
              • 이 프레임에 포함된 데이터의 총 길이

      • 웹소켓 통신에 사용되는 데이터는 UTF-8 인코딩을 사용

        ex) 0x00 [보내고 싶은 데이터] 0xff 이런 식으로 데이터를 주고 받게 됨.

웹 소켓 프로토콜 특징

• 최초 접속에서만 HTTP 프로토콜 위에서 handshaking 함
  • HTTP header
• 웹소켓을 위한 별도의 포트는 없으면 80, 443을 이용한다.
• 프레임으로 구성된 메시지라는 논리적 단위로 송수신한다.
• 메시지에 포함될 수 있는 교환 가능한 메시지는 텍스트와 바이너리 뿐이다