/ NETWORK

Socket이란, WebSocket이란


소켓

소켓이란 프로그램이 네트워크 상에서 데이터를 송신과 수신을 하기위한 연결부이다. 일반적으로 tcp/ip프로토콜을 사용하거나 웹 소켓을 이용한다

프로토콜
어떤 시스템이 다른 시스템과 통신을 원활하게 수용하도록 해주는 통신 규약이다

소켓 통신의 흐름

쏘켓

소켓의 흐름은 서버소켓과 클라이언트소켓으로 이야기 할 수 있다

클라이언트

  1. socket()함수로 소켓을 연다
  2. connect() 함수를 이용해 통신 할 서버의 ip, port번호에 통신을 시도한다
  3. 통신을 시도 할때 서버가 accept()함수를 사용해 클라이언트의 socket descriptor를 반환한다
  4. 클라이언트와 서버가 서로 read(), writer()를 하며 통신한다(반복)

서버

  1. socket()함수를 이용하여 소켓을 생성한다
  2. bind()함수로 ip와 port번호를 설정한다
  3. listen()함수로 클라이언트의 접근 요청에 수신 대기열을 만들어서 몇 개의 클라이언트를 대기 시킬지를 결정한다
  4. accept()함수를 사용하여 클라이언트와의 연결을 기다린다

소켓통신은 http통신과는 다르게 서로 연결을 유지하는 양방향 통신이다. 서버와 클라이언트가 실시간으로 데이터를 주고받는 상황이 필요한 경우에 주로 사용된다

웹 소켓

웹소켓은 서버와 클라이언트간의 socket connection을 유지해 언제든 양방향 통신이나 데이터 전송이 가능하게 하는 기술이다
즉 http통신의 한계(단방향, 재접속)를 보완하는 기술이다.


웹 소켓 이전 비슷한 기술

Polling

서버로 일정 주기마다 요청을 송신한다
polliing

real time통신에서는 언제 통신이 발생할지는 예측이 불가능하다. 그렇기에 불필요한 request와 connection이 발생한다.

real time = 실시간

Long Polling

서버에 요청을 보내고 이벤트가 발생하여 응답을 받을 때까지 연결을 종료하지 않는다. 응답을 받으면 연결을 끊고 다시 재요청을 한다

longpolling

많은 양의 메시지가 전송 될 경우 polling과 똑같다

Streaming

서버에 요청을 보내고 연결을 유지하며 데어터를 수신한다

스트리밍

클라이언트에서 서버로의 데이터 송신이 어렵다

즉 위의 방법들은 모두 HTTP를 통해 통신하기 때문에 request, response 둘 다 header가 불필요하게 크다

웹 소켓의 핸드 쉐이크

웹 소켓도 tcp의 핸드 쉐이크처럼 연결을 하는 과정이 존재한다. 이때 웹 소켓의 핸드 쉐이킹은 http(80)나 https(443)의 프로토콜을 통해서 이루어진다.

웹소켓

  • 클라이언트에서 아래와 같은 표준적인 http 요청 header를 보낸다 (이때 http버전은 반드시 1.1 이상이여야하며 get방식이여야 한다 )

GET /chat HTTP/1.1
Host: example.com:8000 # 웹 소켓의 서버 구조
Upgrade: websocket # 현재 클라이언트. 서버 전송 프로토콜 연결에서 다른 프로토콜로 업그레이드/변경하기 위한 규칙
Connection: Upgrade # upgrade헤더가 명시되어 있는 경우 송신자는 반드시 connection헤더 필드도 함께 전송해야 한다
Sec-WebSocket-Key: dGhlIHNhbXBsZSBub25jZQ== # 양쪽 통신자의 신원을 확인하는 키라고 생각하면 된다
Sec-WebSocket-Version: 13

  • 서버가 클라이언트에게 웹소켓 프로토콜로 업그레드 하는 것을 승인하면 아래의 헤더를 전송한다

101 Switching Protocols
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Accept: hsBlbuDTkk24srzEOTBUlZAlC2g=

핸드 쉐이킹이 완료되면 http프로토콜은 ws 프로토콜로 변경된다 (wss -> https처럼 데이터 보안을 위해서 ssl을 적용한 프로토콜) 이후 서로 messge를 주고받는다 (message : 여러 프레임이 모여 구성하는 하나의 논리적 메시지 단위)

프레임(frame)
커뮤니케이션에서 가장 작은 단위의 데이터이다 (작은헤더 + payload로 구성)

페이로드(payload)
데이터와 함께 전송되는 데이터중, 헤더와 메타데이터와 같은 데이터는 제외한 전송의 근본적인 목적이 되는 데이터의 일부분이다

웹 소켓 프로토콜 특징

  • 최초 접속할때 http 프로토콜 위에서 핸드쉐이킹을 하기 때문에 http header를 사용한다
  • 웹 소켓을 위한 별도의 포트는 없으며 기존포트(80, 443)를 사용한다
  • 프레임으로 구성된 메시지라는 논리적 단위로 송수신된다
  • 메시지에 포함될 수 있는 교환 가능한 메시지는 텍스트와 바이너리이다

socket.io

socket.io란 WebSocket과 같이 클라이언트와 서버의 양방향 통신을 가능하게 해주는 모듈이다. WebSocket은 HTML5이후에 나왔기 때문에 엊ㄴ의 기술로 구현된 서비스에서 WebSocket처럼 사용할 수 있도록 도와주는 기술이다.

socket.io는 통신을 시작할때 각 브라우저에 대해서 webSocket, streaming등등에서 가장 적절한 방법을 찾아 메시지를 보내준다.


reference

https://duckdevelope.tistory.com/19
https://rubberduck-debug.tistory.com/123
https://velog.io/@y1andyu
https://www.youtube.com/watch?v=MPQHvwPxDUw