Jins' Dev Inside

HTTP/1.1 은 변해가는 웹서비스 환경에서 발생하는 상당한 규모의 문제들을 처리하는데 훌륭한 방법을 제시해주었고, 

그 결과 성능적으로나 서비스적으로나 변해가는 웹생태계에 걸맞는 진화를 보여주었다.

하지만 그럼에도 불구하고 웹의 사용자는 계속해서 웹서비스에게 많은 리소스를 요구하고, 많은 리소스로 클라이언트를 충족해줘야만 살아남을 수 있게 바뀌어 가고 있다.

실제로 웹 초창기에 비해 평균 다운로드하는 리소스의 용량은 60배 이상 늘었으며, 이 추세는 계속될 것으로 보인다.

이에 HTTP/2 는 HTTP/1.1 에서 다소 불안정하던 부분을 해소하고 웹어플리케이션을 더 빠르고 효율적으로 만들어주는데 초점을 두었다.

HTTP/2 의 근본을 이해하기 위해서는 Google 이 2000년대에 진행했던 프로젝트인 SPDY 를 이해해야 한다.

SPDY(스피디) 란 Google이 개발한 비표준 네트워크 프로토콜로 패킷 압축, Multiplexing 을 기반으로 인터넷에서의 Latency 를 줄이기 위해 고안된 프로토콜로, 초창기 크롬 브라우저에 탑재되어 높은 로딩 속도를 자랑하게 했던 구글의 자체 프로토콜이다.

HTTP/2 는 바로 이 SPDY 에 기반을 둔 HTTP 프로토콜 Layer 하위의 TCP 통신 레이어에 새로운 Binary 계층을 도입하여 HTTP 의 기반이 되는 TCP 연결의 호율성을 추구하였다.

HTTP/2 의 특징들은 다음과 같다.

(1) Binary Framework

 HTTP/2 는 TCP 계층과의 사이에 새로운 Binary Framework 를 통해 네트워크 스택을 구성한다.

기존에 텍스트 기반으로 Header 와 Data 가 연결되고 있던 1.1 이하 버전과 다르게 HTTP/2 는 전송에 필요한 메시지들을 Binary 단위로 구성하며 필요 정보를 더 작은 프레임으로 쪼개서 관리한다. 

여기서 데이터를 Binary Encoding 방식으로 관리하는데, 인코딩된 데이터를 다루기 위해서는 반드시 Decoding 과정이 필요하게 된다.

즉, 이말은 HTTP/1.1 버전의 클라이언트는 HTTP/2 버전의 서버와 통신이 불가능하다는 뜻이다.

그래도 걱정할 필요는 없다. 해당 메커니즘은 이미 도입이 되었고 충분히 지원하는 상황이기 때문에 이슈가 생기지 않는다면 추가로 신경쓸 필요는 없다.

(2) Packet Capsulation

 HTTP/2 의 패킷들은 더 작은 단위로 Capsulation 된다. 여기서 Frame 과 Message, Stream 이라는 개념이 도입된다.

 - Frame : HTTP/2 의 통신 최소단위로 모든 패킷에는 하나의 Frame Header 가 포함된다.

 - Message : Frame 의 시퀀스 데이터를 말한다.

 - Stream : 연결의 흐름을 의미한다. 

HTTP/2 의 모든 연결은 TCP 기반의 Stream 이며 양방향으로 Frame Header 를 지닌 Message 들을 통신한다.

데이터는 위에서 언급한 바 대로 Binary 인코딩된 데이터들이며 Multiplexing 과 성능 최적화 알고리즘들이 적용된다.

(3) Multiplexing 개선

<출처 : https://medium.com/@factoryhr/http-2-the-difference-between-http-1-1-benefits-and-how-to-use-it-38094fa0e95b>

 HTTP/1.1 에도 멀티플렉싱을 지원하기 위한 노력은 있었지만, HTTP/1.1 은 이 부분에서 다소 한계점을 갖고 있었다. 

(참고 : http://jins-dev.tistory.com/entry/HTTP11-%EC%9D%98-HTTP-Pipelining-%EA%B3%BC-Persistent-Connection-%EC%97%90-%EB%8C%80%ED%95%98%EC%97%AC)

요청과 응답의 동시처리는 이루어지나 결국 응답처리를 지연시키는 블로킹 방식이었기 때문에, 한 개의 Connection 이 하나의 Request / Response 를 처리하는 한계를 극복하기는 어려웠으며 그로 인해 결국 HOL(Head Of Line) 문제 발생과 연결에 있어서 비효율성을 갖는다는 아쉬운 부분이 있었다.

HTTP/2 는 이부분에서 개선된 멀티플렉싱을 지원하며, Connection 하나에서 다수의 입출력이 가능하게끔 지원한다.

이것이 가능한 이유는 HTTP/2는 패킷을 Frame 단위로 세분화하여 순서에 상관없이 받는쪽에서 조립하도록 설계하였기 때문이다. 

그렇기 때문에 HTTP/2 에서는 각 요청과 응답을 병렬로 전달할 수 있으며 하나의 Connection 에서도 여러 응답 / 요청을 처리할 수 있게 되었고 HTTP/1.1 에서 사용하던 임시방편을 사용할 필요가 없어졌다.

(4) Header Compression

 HTTP/2 의 Header 필드는 Huffman code 로 인코딩되며 이에 따라 텍스트적인 압축이 수반된다. 여기서 패킷을 더 최적화해 만들어진 HPACK 알고리즘은 Header 의 크기를 80% 이상 압축해서 전송한다고 알려져있다.

(5) Server Push

 HTTP/2 에서 서버는 단일 클라이언트의 요청에 대해 추가적인 응답을 내려줄 수 있다.

HTTP에서 Push 문제는 쉽지않은 이슈이지만, HTTP/2 에서는 이를 PUSH_PROMISE 라는 Frame 을 이용해 제공한다.

이렇게 제공되는 Push 리소스는 캐싱되거나 재사용 또한 가능해서 유용하게 사용이 가능할 것으로 보인다.

그 외에도 보안적인 측면이나 세세한 부분에서 HTTP/2 는 개선을 위한 노력들이 많이 보이며 확실히 효율적인 프로토콜로 자리매김한 것으로 보인다.

일각에서는 여전히 쿠키 보안에 취약하며 성능에 있어서의 향상 수준이 호환성을 저해할 만큼 대단한 것인가에 대한 의문도 있는 모양이지만, 개인적으로는 상당히 훌륭하고 배울 부분이 많은 프로토콜로 생각된다.