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Encoding(인코딩)

HTTP 상에서 데이터를 전송할 때, 전송 효율(압축)이나 보안을 목적으로 데이터를 변환하는 기술로, 주로 두 가지 방식이 있다.

  • Content Encoding: 컨텐츠 자체를 압축/암호화

  • Transfer Encoding: 전송 계층에서의 통신 방식 제어

컨텐츠 인코딩(Content Encoding)

엔티티 본문(Body)을 압축하여 전송 시간을 단축하고 대역폭을 절약하기 위한 기능이다.

  • 주요 목적: 텍스트(HTML, CSS, JS, JSON) 파일의 용량 감소

    • 이미지는 이미 압축된 경우가 많아 효과가 미미

  • 트레이드오프: 네트워크 대역폭 비용 절감 vs 암복호화에 따른 CPU 사용량 증가

협상 및 동작 과정

컨텐츠 인코딩은 아래의 과정을 거쳐 이루어진다.

  1. 요청 (클라이언트 -> 서버):

    • Accept-Encoding 헤더를 통해 자신이 해독할 수 있는 압축 알고리즘 목록을 서버에 전달

    • 예: Accept-Encoding: gzip, deflate, br

  2. 압축 및 응답 (서버 -> 클라이언트):

    • 서버는 클라이언트가 지원하는 알고리즘 중 하나를 선택(또는 미선택)하여 본문을 압축

    • Content-Encoding 헤더에 사용된 알고리즘을 명시

    • 압축으로 인해 본문 크기가 변하므로 Content-Length 헤더를 재계산하거나 Transfer-Encoding: chunked 사용

    • 예: Content-Encoding: br

  3. 복원 (클라이언트):

    • 응답 헤더를 확인하고 해당 알고리즘으로 본문을 압축 해제하여 원본 데이터 획득

주요 압축 알고리즘

  • gzip: 가장 널리 사용되는 표준 압축 방식(높은 호환성)

  • deflate: zlib 구조를 기반으로 하는 압축 방식

  • br (Brotli): 구글에서 개발한 최신 알고리즘(텍스트 처리에서 gzip보다 압축 효율이 뛰어나 현대 웹에서 선호)

  • identity: 압축하지 않음(기본값)

Transfer Encoding(전송 인코딩)

데이터가 네트워크를 통해 전송되는 방식 자체를 변경하여, 데이터가 전송되는 컨테이너의 구조를 바꾼다.

  • 특징: 홉 간(Hop-by-Hop) 전송 방식. 즉, 클라이언트와 서버 사이의 프록시나 중계 서버마다 다르게 적용될 수 있음

  • 주요 헤더:

    • Transfer-Encoding: 전송에 사용된 인코딩 방식

    • TE: 클라이언트가 수용 가능한 전송 인코딩 방식 (Accept-Transfer-Encoding의 역할)

과거에는 보안 목적 등으로도 사용하기도 했으나, 현재는 사실상 chunked 방식을 위해 존재한다.

Chunked Encoding(청크 인코딩)

메시지 본문을 일정 크기의 덩어리(Chunk)로 쪼개서 순차적으로 전송하는 전송 인코딩 방식이다.

필요성

HTTP/1.1의 지속 커넥션 환경에서는 하나의 TCP 연결로 여러 요청을 처리하므로, 서버는 어디가 메시지의 끝인지 명확히 알려줘야 한다.

  • 정적 컨텐츠: 파일 크기가 고정되어 있으므로 Content-Length 헤더로 길이 명시

  • 동적 컨텐츠: 서버가 데이터를 생성하면서 보내야 하므로, 전송 시작 시점에 전체 길이를 알 수 없음

    • Content-Length를 사용할 수 없으므로 Chunked Encoding을 사용하여 스트리밍 전송 구현

    • Transfer-Encoding: chunked 헤더를 통해 청크 인코딩 사용을 알림

청크 인코딩의 전송 방식

청크 인코딩은 전체 크기를 알리는 대신, 각 덩어리의 크기를 먼저 보내고 데이터를 보낸다.

  1. 전송할 본문을 버퍼에 담은 뒤 한 덩어리를 크기와 함께 전송

  2. 본문을 모두 보낼 때까지 1번 과정을 반복

  3. 마지막에 크기가 0인 청크로 본문이 끝났음을 알림

반복해서 보내는 청크들은 아래와 같은 형태로 구성된다.

  1. 청크 구조: [데이터 크기(16진수)] + CRLF + [실제 데이터] + CRLF

  2. 종료 신호: 크기가 0인 청크가 오면 전송이 끝난 것으로 간주

Delta Encoding(델타 인코딩)

클라이언트가 가지고 있는 구버전 페이지와 서버의 신버전 페이지 간의 변경된 부분(Delta)만 전송하여 트래픽을 최적화하는 기술이다.

동작 메커니즘

  1. 클라이언트는 자신이 가진 페이지의 버전(ETag)을 서버에 보냄

  2. 서버는 최신 버전과의 차이점(Diff)을 계산

  3. 차이점만 전송하고, 클라이언트는 이를 기존 페이지에 패치(Patch)하여 최신 상태로 만듦

관련 헤더

  • 서버 측:

    • ETag: 문서 버전 식별자

    • IM (Instance-Manipulation): 적용된 델타 알고리즘 명시

    • Delta-Base: 델타 생성의 기준이 된 문서의 ETag

  • 클라이언트 측:

    • If-None-Match: 보유 중인 문서의 ETag

    • A-IM (Accept-Instance-Manipulation): 지원하는 델타 알고리즘 목록

참고자료

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