[Network] 20. HTTP(s) 프로토콜에서 바이너리 데이터를 전송하는 방식에 대해 설명해주세요.

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20. HTTP(s) 프로토콜에서 바이너리 데이터를 전송하는 방식에 대해 설명해주세요.

키워드

HTTP, HTTPS, 네트워크,

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바이너리 데이터를 텍스트기반인 HTTP 프로토콜에 보내려면 방법이 두 가지가 있다.

1. MIME 타입으로 바이너리 데이터를 그대로 보내기
2. Base64,ASCII 등으로 인코딩하여 바이너리 데이터를 텍스트로 변환하여 보내기

• 장점: 안전하게 전송 가능
• 단점: 데이터 용량이 증가(base64)

MIME (Multipurpose internet mail extensions)

MIME은 마임이라고 읽으며 텍스트기반 프로토콜에서 바이너리 데이터(예를 들어 이미지, 동영상, 파일)를 전송하기 위해 HTTP의 Context-Type 헤더에 데이터 타입을 명시하여 사용한다.

인코딩하여 전송

보통 Base64 인코딩을 쓴다.
Base64 는 Binary 데이터를 아스키 코드 일부와 일대일로 매칭되는 문자열로 단순 치환되는 인코딩 방식이다.
Base64는 6bit당 2bit의 OverHead의 발생으로 기존 데이터보다 30%이상 길어지게 되며 여기에 Encoding, Decoding의 로직까지 추가되므로 성능에도 영향을 끼칠 수 있다. 이러한 단점에도 Base64를 사용하는 이유는 무엇일까.
Base64를 사용하는 가장 큰 이유는 Binary 데이터를 텍스트 기반 규격으로 다룰 수 있기 때문이다. JSON과 같은 문자열 기반 데이터 안에 이미지 파일등을 Web에서 필요로 할때 Base64로 인코딩하면 UTF-8과 호환 가능한 문자열을 얻을 수 있다. 끝에 '='과 같은 패딩 기호가 있다면 이는 구분자로써 사용되므로 대부분 Base64로 생각할 수 있다.
기존 ASCII 코드는 시스템간 데이터를 전달하기에 안전하지 않다. 모든 Binary 데이터가 ASCII 코드에 포함되지 않으므로 제대로 읽지 못한다. 반면 Base64는 ASCII 중 제어문자와 일부 특수문자를 제외한 53개의 안전한 출력 문자만 이용하므로 데이터 전달에 더 적합하다.
Base64는 Binary 데이터를 문자로 변환하는데 영향을 받지 않는 공통 ASCII 코드 영역의 문자로만 이루어진 문자열로 바꾸는 Encoding이다. 문자 그대로 64진법(2^6)을 사용하며 Binary 데이터를 6bit 씩 나누고 해당하는 문자를 위의 색인표에서 맞게 치환하는 과정을 거친다. 6bit cut을 진행함에 있어서 모든 문자열이 3개씩 이쁘게 떨어지면 좋겠지만, 아닌 경우도 왕왕 존재하기 마련이다. 그런 경우를 대비해 padding을 하는데 남는자리에 = 기호를 통해서 채워주는 개념이다.

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기존 HTTP 1.1 메시지는 평문(Plain Text)을 사용하고, 개행을 통해 본문과 헤더를 구분 하였다면, HTTP/2 버전부터는 바이너리 프레이밍 계층을 사용해 인코딩된 요청과 응답의 멀티플렉싱을 지원합니다. HTTP 메시지를 바이너리 형태의 프레임으로 나누고 이를 전송 후 받은 쪽에서 다시 조립합니다. 요청과 응답이 동시에 이루어지니 하나의 연결에 여러 요청과 응답이 뒤섞여 있습니다. 프레이밍 작업은 서버와 클라이언트(브라우저)에서 해주기 때문에 큰 변경사항을 고려하지 않아도 됩니다. 바이너리 프레이밍과 멀티플렉싱을 이용해 여러 개의 연결 없이 병렬 처리도 할 수 있고 파이프라이닝과 달리 HOL문제를 해결한 것입니다.

HTTP/1.x에서는 클라이언트가 병렬 요청을 하는 경우 TCP 연결이 여러쌍 이루어져야 한다.
반면 HTTP/2에서는 이런 제한 없이 전체 요청 및 응답 다중화를 지원한다.
클라이언트와 서버가 HTTP 메시지를 독립된 프레임으로 분리하고 다른 쪽에서 다시 조립한다. 단일 TCP 연결에서도 병렬 요청과 응답이 가능해진다.
바이너리 프레이밍 계층을 사용함으로 볼 수 있는 효과는

• HOL 해결
• 다수의 TCP 커넥션 점유 문제 해결
• 속도 개선 -> 비용절감