[Network/네트워크] 쿠키와 세션, 캐시

1. HTTP의 특징 🔗

모든 사용자의 요청마다 연결과 해제의 과정을 거치면서 연결 상태를 유지하지 않고, 연결 해제 후에도 상태 정보를 저장하지 않는다.

쿠키와 세션을 사용하는 이유는 이러한 HTTP 프로토콜의 특징이자 약점을 보완하기 위해서이다.

[ Connectionless 프로토콜 ( 비연결성 ) ]

• HTTP 1.0 기준으로 연결을 유지하지 않는 모델
• HTTP 1.1 버전에서 커넥션을 계속 유지하고, 요청(Request)에 재활용하는 기능이 추가되었다.
  • HTTP Header에 keep-alive 옵션을 주어 커넥션을 재활용하게 한다.
  • HTTP 1.1버전에서 디폴트 옵션
• HTTP는 기본적으로 연결을 유지하지 않음, 요청이 있을 때만 연결 후 응답을 하고 연결을 끊어버린다.
  
  • 서버가 유지해야하는 자원이 줄어듦
• 일반적으로 초 단위 이하의 빠른 속도의 응답
  • 트래픽 많지 않고 빠른 응답을 제공할 수 있는 경우에 비연결성의 특징 효율적으로 작동
• 트래픽이 많고 큰 규모의 서비스 운영 시 한계 보임
• HTTP가 TCP위에서 구현되었기 때문에(TCP와 UDP에 대한 설명) 연결지향적이라는 얘기가 있어 논란이 있지만, 아직까지는 네트워크 관점에서 keep-alive 옵션으로 두고, 서버측에서 비연결 지향적인 것으로 커넥션 관리에 대한 비용을 줄이는 것이 명확한 장점으로 보기 때문에 비연결 지향으로 알아두었다.

KeppAlive

오버헤드(어떤 처리를 하기 위해 들어가는 간접적인 처리 시간, 메모리)를 줄이기 위해 사용하는 HTTP의 속성
지정된 시간동안 서버와 클라이언트 사이에서 패킷 교환이 없을 경우, 상대방의 안부를 묻기위해 패킷을 주기적으로 보내는것
이 때 패킷에 반응이 없으면 접속을 끊게 됨

주기적으로 클라이언트의 상태를 체크한다는 것으로 미루어보아 KeepAlive 역시 완벽한 해결책은 아님
KeepAlive 속성이 On 상태라해도, 서버가 바쁜 환경에서는 프로세스 수가 기하급수적으로 늘어나기 때문에 KeepAlive로 상태를 유지하기 위한 메모리를 많이 사용하게 되므로 주의해야함

[ Stateless 프로토콜 ( 무상태성, 비상태성 ) ]

• 커넥션을 끊는 순간 클라이언트와 서버의 통신이 끝나며 상태 정보는 유지하지 않는 특성이 있다.
• 클라이언트와 첫 번째 통신에서 데이터를 주고 받았다해도, 두 번째 통신에서 이전 데이터를 유지하지 않는다.
• 모든 정보를 각 서버에게 전달해야해서 요청이 복잡해진다는 단점
• 요청을 한번에 주기 때문에 많은 서버를 둬도 큰 부담이 없다는 장점
• 로그인이 필요한 서비스라면 유저의 상태를 유지해야 되기 때문에 브라우저 쿠키, 서버 세션, 토큰 등을 이용해 상태를 유지한다.

 

2. 쿠키(Cookie) 🍪

HTTP의 일종으로 사용자가 어떠한 웹 사이트를 방문할 경우, 웹 브라우저를 통해 사용자의 컴퓨터나 다른 기기에 설치되는 작은 기록 정보 파일
HTTP에서 클라이언트의 상태 정보를 클라이언트의 PC에 저장하였다가 필요 시 정보를 참조하거나 재사용할 수 있음

 

[ 특징 ]

• 이름, 값, 만료일(저장기간), 경로 정보로 구성
• 클라이언트에 총 300개의 쿠키를 저장할 수 있다.
• 하나의 도메인 당 20개의 쿠키를 가질 수 있다.
• 하나의 쿠키는 4KB(=4096byte)까지 저장가능하다.
• 데이터 형태 : Key와 Value로 구성, String 형태
• 브라우저마다 저장되는 쿠키 다름
  • ex) 크롬으로 남긴 쿠키는 인터넷 익스플로어에서 사용 불가

 

[ 동작 순서]

1. 클라이언트가 페이지를 요청한다. (사용자가 웹사이트에 접근)
2. 웹 서버는 쿠키를 생성한다.
3. 생성한 쿠키에 정보를 담아 HTTP 화면을 돌려줄 때, 같이 클라이언트에게 돌려준다.
4. 넘겨받은 쿠키는 클라이언트가 가지고있다가(로컬PC에 저장) 다시 서버에 요청할 때 요청과 함께 쿠키를 전송한다.
5. 동일 사이트 재방문 시 클라이언트의 PC에 해당 쿠키가 있는 경우, 요청 페이지와 함께 쿠키를 전송한다.

 

[ 사용 목적 ]

• 세션 관리(Session Management): 로그인, 사용자 닉네임, 접속 시간, 장바구니 등 서버가 알아야할 정보 저장
• 개인화(Personalization): 사용자마다 다르게 적절한 페이지를 보여줌
• 트래킹(Tracking): 사용자의 행동과 패턴을 분석하고 기록

 

[ 단점 ]

• 방문했던 웹 사이트에 대한 정보 및 개인정보가 기록되기 때문에 사생활을 침해할 소지가 있음
• 사용자에게 저장되기 때문에, 임의로 고치거나 지울 수 있고, 가로채기도 쉬워 보안이 취약

 

[ 사용 예시]

• ID 저장, 로그인 상태 유지
• 일주일간 다시 보지 않기
• 최근 검색한 상품들을 광고에서 추천
• 쇼핑몰 장바구니 기능

 

3. 세션(Session) 💾

일정 시간 동안 같은 사용자(브라우저)로부터 들어오는 일련의 요구를 하나의 상태로 보고, 그 상태를 유지시키는 기술
일정 시간 : 방문자가 웹 브라우저를 통해 웹 서버에 접속한 시점부터 종료하여 연결을 끝내는 시점 까지

방문자가 웹 서버에 접속해있는 상태를 하나의 단위로 보고 그것을 세션이라고 칭함

 

[ 특징 ]

• 웹 서버에 웹 컨테이너의 상태를 유지하기 위한 정보를 저장
• 웹 서버의 저장되는 쿠키(=세션 쿠키)
• 브라우저를 닫거나, 서버에서 세션을 삭제했을 때만 삭제가 되므로, 쿠키보다 비교적 보안이 좋다.
• 저장 데이터에 제한이 없다.(서버 용량이 허용하는 한에서)
• 서버에서 클라이언트 구분을 위해 고유 Session ID를 부여
  • 브라우저 종료 전까지 인증상태 유지
  • 접속 시간 제한을 걸어서 일정 시간 응답 없으면 정보 유지 되지않게 설정 가능
• 사용자 많아질수록 서버 메모리 많이 차지

 

[ 동작 순서]

1. 클라이언트가 페이지에 요청한다. (사용자가 웹사이트에 접근)
2. 서버는 접근한 클라이언트의 Request-Header 필드인 Cookie를 확인하여, 클라이언트가 해당 session-id를 보냈는지 확인한다.
3. session-id가 존재하지 않는다면 서버는 session-id를 생성해 클라이언트에게 돌려준다.
4. 서버에서 클라이언트로 돌려준 session-id를 쿠키를 사용해 서버에 저장한다.
5. 클라이언트는 재접속 시, 이 쿠키를 이용해 session-id 값을 서버에 전달

 

[ 사용 예시]

화면을 이동해도 로그인이 풀리지 않고 로그아웃하기 전까지 유지

4. 쿠키와 세션 차이

	쿠키	세션
사용자의 정보가 저장되는 위치	Client	Server
저장 형식	text	Object
자원	Client Resource	Server Resource
종료 시점	쿠키 생성 시 설정 (미설정 시 브라우저 종료 시점)	정확한 시점 파악 어려움 (Java의 경우 Http Session Listener 이용하여 파악 가능)
보안	취약 - 클라이언트 로컬에 저장 -변질 또는 request에서 스니핑 우려있음	우수 - 쿠키를 이용하여 session id만 저장 - 나머지는 서버에서 처리
라이프 사이클	- 파일로 저장되기 때문에 브라우저를 종료하여도 정보 유지 - 만료기간 따로 지정 가능	- 만료기간 지정 가능하지만, 브라우저 종료되면 만료기간과 관계없이 삭제
속도	빠름	비교적 느림

 

5. 캐시(Cache) 💰

웹 페이지 요소를 저장하기 위한 임시저장소, 웹 페이지를 빠르게 렌더링 할 수 있도록 도와줌
쿠키/세션은 정보를 저장하기 위하여 사용됨, 사용자 인증 도와줌

• 캐시는 이미지, 비디오, 오디오, css, js파일 등 데이터나 값을 미리 복사해 놓는 리소스 파일들의 임시 저장소
• 저장 공간이 작고 비용이 비싼 대신 빠른 성능 제공
• 같은 웹 페이지에 접속할 때 사용자의 PC에서 로드하므로 서버를 거치지 않아도 된다.
• 이전에 사용된 데이터가 다시 사용될 가능성이 많으면 캐시 서버에 있는 데이터를 사용한다.
• 그래서 다시 사용될 확률이 있는 데이터들이 빠르게 접근할 수 있어진다. (페이지의 로딩 속도 ↑)
• 캐시 히트(hit) : 캐시를 사용할 수 있는 경우 (ex. 이전에 왔던 요청이랑 같은 게 왔을 때)
• 캐시 미스(miss) : 캐시를 사용할 수 없는 경우 (ex. 웹서버로 처음 요청했을 때)

 

---

❓ 관련 질문

Q1. 세션을 사용하면 좋은데 왜 쿠키를 같이 사용할까?

A. 세션은 서버에 저장되고, 서버의 자원을 사용하기에 서버 자원에 한계가 있다. 이 때문에 속도가 느려질 수 있어 자원관리 차원에서 쿠키와 세션을 적절한 요소 및 기능에 병행 사용하여 서버 자원의 낭비를 방지하며 웹 사이트 속도를 높일 수 있다.

Q2. 쿠키와 세션의 필요성?

A. HTTP의 비연결성과 무상태성때문에 모든 요청 간 의존관계가 존재하지 않는다. 이 때문에 서버는 많은 리소스를 절약할 수 있지만, 그때 가지고 있던 정보도 사라져서 다시 사이트에 접속을 할때, 그 데이터를 다시 받아와야 한다. 만일 이전 요청과 현재 요청이 같은 사용자의 요청인지 알고 싶다면 상태를 유지하여야한다. 이 때문에 쿠키와 세션을 사용한다.

📖 참고 자료

쿠키(Cookie)와 세션(Session)의 차이(+캐시(Cache))
[HTTP] HTTP 특성(비연결성, 무상태) 과 구성요소 그리고 Restful API
[기술면접] Session과 Cookie, Token