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[네트워크] 웹을 구성하는 기술

WY J 2022. 8. 2. 22:13

웹(WEB)이란?

인터넷에서 제공되는 하이퍼텍스트 시스템이다.

*하이퍼텍스트 : 문서안에 다른 문서의 위치정보 등을 포함하여 문서 간의 정보를 서로 연관 지어 참조할 수 있는 문서

웹은 HTML로 대표되는 하이퍼텍스트 언어와 인터넷이 융합하여 탄생하게 되었다.

 

 

 

클라이언트-서버 아키텍처

웹에서 제공되는 서비스는 주로 서비스를 이용하는(클라이언트)와 서비스 제공(서버)으로 나뉜다.

이러한 구조를 클라이언트-서버 아키텍처라고 부른다.

리소스가 존재하는 곳(서버)과 리소스를 사용하는 앱(클라이언트)을 분리시킨 것을 2티어 아키텍처, 또는 클라이언트-서버 아키텍처라고 부른다.

일반적으로 서버는 리소스를 전달해 주는 역할만 담당한다. 리소스를 저장하는 공간을 별도로 마련해 두는데, 이 공간을 "데이터베이스"라고 부르고, 이 구조를 3티어 아키텍처라고 부른다.

 

 

 

웹 애플리케이션 아키텍처

 

 

웹 애플리케이션은 막대한 트래픽에 노출될 수 있기 때문에 다음과 같은 요소를 고려해야 한다.

 

  • 신뢰성(reliability)
  • 확장성(scalability)
  • 보안성(security)
  • 견고성(robustness)

 

 

 

웹 애플리케이션의 요청 흐름

 

https://www.google.com/로 접속한다고 가정한다. 

  1. 브라우저에 https://www.google.com/ 를 입력한다.
  2. 브라우저는 URL을 입력받으면 서버의 주소를 찾기 위해 DNS 서버에 요청을 보낸다.
  3. IP 주소를 찾으면 해당 주소에 HTTP 요청을 보낸다. 방문 기록이 캐시메모리에 있다면 주소를 가져온다.
  4. 웹서버에 요청이 도착한다.
  5. 웹서버는 저장소에 요청을 보내 페이지 관련 데이터들을 가져온다.
  6. 정보들은 가져오는 중에 데이터를 어떻게 다룰것 인지에 대한 비지니스 로직이 작용한다.
  7. 로직들을 통해 요청 받은 데이터들이 처리되고 브라우저에 응답한다.
  8. 요청들이 브라우저에 응답으로 돌아왔을 때, web page 화면에서 출력된다.

 

 

모든 애플리케이션은 client-side와 server-side로 작동된다. 유저가 요청하면 그게 두 프로그램이 작동한다.

  • 유저의 입력에 따라 브라우저에서 작동하는 프로그램
  • HTTP 요청에 따라 서버에서 요청 처리하는 프로그램

 

Client-side 는 주로 HTML, CSS, and JavaScript 의 언어를 조합해 사용하여 개발을 진행한다. 서버와의 소통은 HTTP 요청을 통해 이루어 진다.

Server-side 는 주로 Java, Python, JavaScript, C#, PHP, Ruby on Rails 등 서버사이드에서 실행 가능하고 HTTP 요청에 응답할 수 있는 언어들이 사용

 

 

 

웹 애플리케이션의 요소들

 

웹 애플리케이션의 컴포넌트는 크게 두가지 영역으로 나뉠 수 있다.

  • 유저 인터페이스 요소 : 화면 출력, 로그나, 알림, 시스템 통계, 환경 설정 등 웹 애플리케이션의 기능적인 부분 외 적인 요소들이다.
  • 구조 요소 : 웹 애플리케이션의 전체적인 구조를 담당하며 유저와의 상호작용, 제어, 데이터베이스 등에 관련한 요소들이다.

 

 

 

웹 애플리케이션의 3단계 계층 구조

웹 애플리케이션의 구조를 크게 3단계로 나눌 수 있으며, 이를 Web Application Three Tier Architecture라고 부른다.

개발자는 개발하는 서비스에 따라 각 단계를 독립적으로 변경 혹은 기능을 추가하면서 개발한다.

 

  1. Presentation Layer
    • 이 계층은 유저와 브라우저 등을 이용해 직접적으로 접촉한다.
    • Web Server가 이 영역에 포함되며, 유저 인터페이스 요소들을 포함한다.
  2. Application Layer
    • Business Layer, Business Logic 혹은 Domain Logic 이라고 불리기도 하는 이 영역은 유저의 요청을 브라우저로부터 받아서 처리한다.
    • Application Server가 이 계층에 포함되며 또한, 데이터 접근을 위한 경로를 규격화 하는 등의 과정이 이 계층에 작성된다.
  3. Data access layer
    • Persistence layer 라고도 불리는 이 계층은 애플리케이선의 데이터 저장소에 접근하여 데이터를 불러 오거나 저장을 담당 한다.
    • Application Layer 는 이 계층과 밀접한 연관을 가지고 있다.
    • 이 단계를 통해 Application Layer 의 로직들은 어느 데이터베이스에 접근해서 데이터를 회수하고 혹은 저장할지를 더 최적화 할 수 있다.

 

주 3개 계층에 속하지 않은 웹애플리케이션 구조의 요소들은 다음과 같다.

  • Cross-cutting: 이 요소들은 주로 보안, 통신, 운영 관리등을 위한 요소들이다. 추후에 Spring 프레임 워크의 AOP 개념을 배우면서 더 자세한 내용을 배우게 된다.
  • Third-party integrations: 제 3의 API 서비스를 이용하는 것을 의미 합니다. 예를 들면 OAuth 2.0을 이용한 소셜 로그인, PG 사를 이용한 결재기능 등이 여기에 속한다.

 

 

 

웹 애플리케이션의 구현

웹 애플리케이션을 구성하는 방식은 크게 다음과 같다.

  • Single Page Application
  • Microservice architecture
  • Serverless Architectures

 

 

Single Page Application

 

Single Page Application 에서는 유저의 입력과 요청에 의한 콘텐츠나 정보의 최신화가 페이지를 새로 불러오지 않고 현재 페이지에서 이루어진다.

이러한 기능을 위해 AJAX, Asynchronous JavaScript, 그리고 XML 이 주로 사용된다.

 

 

Microservice architecture

작고 가벼운 특정한 한가지 기능에 집중한 웹 애플리케이션을 의미한다.

각 애플리케이션의 기능 요소들은 상호간에 의존적으로 설계되지 않는다. 따라서 개발할때 같은 개발언어를 사용할 필요가 없다.

개발에 유연성을 더 갖게 되고, 개발 과정의 전반적인 속도와 생산성이 향상된다.

 

 

Serverless Architecture

Serverless Architecture는 개발자가 웹 애플리케이션의 서버와 기타 기반 기능들에 대해 외부의 3자인 클라우드 서비스 제공자에게 의탁하는 방식이다.

이 방식은 개발자가 기본적인 서버나 기반 기능들에 걱정할 필요 없이 특정기능의 개발에 집중 할 수 있게 한다.

 

 

 

HTTP

HTTP(HyperText Transfer Protocol)는 웹 브라우저상에서 클라이언트와 서버간의 통신을 담당하는 프로토콜이다.

클라이언트에서의 데이터 요청과 서버에서의 요청에 대한 응답을 반복하면서 웹 애플리케이션을 작동시킨다.

HTTP 응답에는 요청에 대한 처리 결과를 나타내는 상태 코드와 헤더, 실제 처리결과인 메시지가 포함된다.

데이터를 요청하고 요청에 대한 응답을 전송하는 무상태성의 프로토콜이다.

 

 

 

Cookie와 Session

 

  • 쿠키
    • 웹 애플리케이션을 사용하는 유저의 정보를 클라이언트에 보관하고, 다음 접속부터는 유저의 정보를 클라이언트가 서버로 보내서 유저를 서버가 식별하게 한다.
    • 쿠키에 담긴 내용으로 웹 애플리케이션에 유저가 설정했던 항목들에 대해 저장을 해서 다음에 이어서 같은 방식으로 작동하게 도와준다.
  • 세션
    • 세션의 경우 서버에 Session-Id 라는 고유 아이디를 할당해서 유저를 식별한다.
    • 단순하고 유출이 되면 안되는 정보는 서버에서 관리를 하면서 세션 ID와 매칭해서 저장해 관리한다.
    • 주로 사용되는 방법은, 세션정보는 쿠키에서 관리하고, 실제 매칭되는 값들은 서버 측에서 관리하는 것이 일반적이다.

 

 

 

SSR과 CSR

 

SSR이란?

 

 

SSR은 Server Side Rendering의 약어이다. Javascript가 웹 페이지를 브라우저에서 렌더링하는 대신, 서버에서 렌더링한다.

비유하자면, 온라인에서 가구를 주문 했을 때 배송 출발지에서 조립을 완료한 상태로 보내는 것 이다.

 

브라우저가 서버의 URI로 GET 요청을 보내면, 서버는 정해진 웹 페이지 파일을 브라우저로 전송한다.

서버의 웹 페이지가 브라우저에 도착하면 완전히 렌더링된다.

 

서버에서 웹 페이지를 브라우저로 보내기 전에, 서버에서 완전히 렌더링했기 때문에 Server Side Rendering이라고 한다.

웹 페이지의 내용에 데이터베이스의 데이터가 필요한 경우, 서버는 데이터베이스의 데이터를 불러온 다음, 웹 페이지를 완전히 렌더링 된 페이지로 변환한 후에 브라우저에 응답으로 보낸다.

 

 

 

CCR이란?

CSR은 Client Side Rendering의 약어이다. 일반적으로 CSR은 SSR의 반대로 여겨진다.

SSR이 서버 측에서 Javascript가 페이지를 렌더링한다면, CSR은 클라이언트에서 Javascript가 페이지를 렌더링한다.

비유하자면, 온라인에서 가구를 주문 했을 때, 모든 부품이 분해되어 운송이 쉬운 상태로 배송된 다음 집에서 조립하는 경우이다.

 

브라우저의 요청을 서버로 보내면 서버는 웹 페이지를 렌더링하는 대신, 웹 페이지의 골격이 될 단일 페이지를 클라이언트에 보낸다.

이때 서버는 웹 페이지와 함께 JavaScript 파일을 보낸다.

클라이언트가 웹 페이지를 받으면, 웹 페이지와 함께 전달된 JavaScript 파일은 브라우저에서 웹 페이지를 완전히 렌더링 된 페이지로 바꾼다.

웹 페이지에 필요한 내용이 데이터베이스에 저장된 데이터인 경우엔 API 요청으로 해소한다.

 

 

 

SSR과 CSR의 차이점

주요 차이점은 페이지가 렌더링되는 위치이다.

SSR은 서버에서 페이지를 렌더링하고, CSR은 브라우저(클라이언트)에서 페이지를 렌더링한다.

 

 

SSR 사용이 적합한 경우

  • SEO(Search Engine Optimization)가 우선인 경우
  • 웹 페이지의 첫 화면 렌더링이 빠르게 필요한 경우
  • 웹 페이지가 사용자와 상호작용이 적은 경우

 

CSR 사용이 적합한 경우

  • 웹 페이지에 풍부한 상호작용이 있는 경우, 빠른 라우팅으로 강력한 사용자 경험을 제공
  • 웹 애플리케이션을 제작하는 경우, CSR을 이용해 더 나은 사용자 경험(빠른 동적 렌더링 등)을 제공할 수 있다.

 

SSR의 Lisk

  • 자원이용이 서버에 집중되기 때문에 애플리케이션 유지비용이 높다.
  • 일부 서드파티 자바스크립트 라이브러리의 경우 서버사이드 렌더링이 불가능할 수 있다.

 

CSR의 Lisk

  • 느린 렌더링 속도로 사용자 경험이 안좋아질 수 있다.
  • 모든 렌더링의 부하가 클라이언트 쪽에 집중되기 때문에 사용자에 따라서 경험이 달라질 수 있다.
  • SEO와 상성이 안좋다.

 

 

 

SPA(Single Page Application)를 만드는 기술 : AJAX

 

AJAX란?

AJAX는 Asynchronous JavaScript And XMLHttpRequest의 약자로, JavaScript, DOM, Fetch, XMLHttpRequest, HTML 등의 다양한 기술을 사용하는 웹 개발 기법이다.

AJAX의 가장 큰 특징은 웹 페이지에 필요한 부분에 필요한 데이터만 비동기적으로 받아와 화면에 그려낼 수 있다. 예) 구글 검색창

 

 

AJAX의 두 가지 핵심 기술

AJAX를 구성하는 핵심 기술은 JavaScript와 DOM, Fetch이다.

전통적인 웹 애플리케이션은 <form> 태그를 이용해 서버에 데이터를 전송해야 했다. 또한 서버는 요청에 대한 응답으로 새로운 웹 페이지를 제공해 주어야 했다. 다시 말해, 클라이언트에서 요청을 보내면 매번 새로운 페이지로 이동해야 했다.

 

그러나 Fetch를 사용하면, 페이지를 이동하지 않아도 서버로부터 필요한 데이터를 받아올 수 있다. 또한 자바스크립트에서 DOM을 사용해 조작할 수 있기 때문에, Fetch를 통해 전체 통해 전체 페이지가 아닌 필요한 데이터만 가져와 DOM에 적용시켜 새로운 페이지로 이동하지 않고 기존 페이지에서 필요한 부분만 변경할 수 있다.

 

 

XHR과 Fetch

  • Fetch 이전에는 XHR(XMLHttpRequest)를 사용했다.
  • Fetch는 XHR의 단점을 보완한 새로운 Web API이며, XML보다 가볍고 JavaScript와 호환되는 JSON을 사용한다.

 

 

AJAX의 장점

  • 서버에서 HTML을 완성하여 보내주지 않아도 필요한 데이터를 비동기적으로 가져와 웹페이지를 만들 수 있다.
  • 네트워크 통신 한 번에 보낼 수 있는 데이터의 크기 이전에는 서버로부터 완성된 HTML 파일을 받아와야 했기 때문에 한 번에 보내야 하는 데이터의 크기가 컸다. 그러나 AJAX에서는 필요한 데이터를 텍스트 형태(JSON, XML 등) 보내면 되기 때문에 비교적 데이터의 크기가 작다.

 

AJAX의 단점

  • AJAX 방식의 웹 애플리케이션은 한 번 받은 HTML을 렌더링 한 후, 서버에서 비동기적으로 필요한 데이터를 가져와 그려낸다. 따라서, 처음 받는 HTML 파일에는 데이터를 채우기 위한 틀만 작성되어 있는 경우가 많다.
  • 일반적으로 사용자는 뒤로가기 버튼을 누르면 이전 상태로 돌아갈 거라고 생각하지만, AJAX에서는 이전 상태를 기억하지 않기 때문에 사용자가 의도한 대로 동작하지 않는다. 따라서 뒤로가기 등의 기능을 구현하기 위해서는 별도로 History API를 사용해야한다.