Cookie(쿠키) & Session(세션) + Cache(캐시)

1. HTTP 특성

2. Cookie (쿠키)

3. Session (세션)

4. Cache (캐시)

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1. HTTP 특성

[그림 1] HTTP 프로토콜

쿠키와 세션이 무엇이고, 어떻게 사용하는 것인지를 설명하기 전에 먼저 왜 사용하게 되었는가에 대해 알아보고자 한다.

쿠키와 세션은 HTTP의 특징이자 약점을 보완하기 위해서 사용된다. HTTP는 다음과 같은 두 가지 특징이 있다.

 

1.1. Connectionless 프로토콜 (비연결지향)

클라이언트가 서버에 요청(Request)했을 때, 그 요청에 맞는 응답(Response)을 보낸 후 연결을 끊는 처리방식이다.

 

• 비연결지향 장점

HTTP는 인터넷 상에서 불특정 다수의 통신 환경을 기반으로 설계되었다. 만약 서버에서 다수의 클라이언트와 연결을 계속 유지해야 한다면, 이에 따른 많은 리소스가 발생하게 된다. 따라서 연결을 유지하기 위한 리소스를 줄이면 더 많은 연결을 할 수 있으므로 비연결적인 특징을 갖는다.

 

• 비연결지향 단점

서버는 클라이언트를 기억하고 있지 않으므로 동일한 클라이언트의 모든 요청에 대해, 매번 새로운 연결을 시도하고 해체하는 과정을 거쳐야 하기 때문에 연결/해제에 대한 오버헤드가 발생한다는 단점이 있다.

 

• KeepAlive

이에 대한 해결책으로 오버헤드를 줄이기 위해 HTTP의 KeepAlive 속성을 사용할 수 있다. KeepAlive는 지정된 시간 동안 서버와 클라이언트 사이에서 패킷 교환이 없을 경우, 상대방의 안부를 묻기 위해 패킷을 주기적으로 보내는 것을 말한다. 이 때 패킷에 반응이 없으면 접속을 끊게 된다.

주기적으로 클라이언트의 상태를 체크하는 KeepAlive 역시 완벽한 해결책은 아니다. KeepAlive 속성이 On 상태라고 해도, 서버가 바쁜 환경에서는 프로세스 수가 기하급수적으로 늘어나기 때문에 KeepAlive로 상태를 유지하기 위한 메모리를 많이 사용하게 되므로 주의해야 한다.

 

1.2. Stateless 프로토콜 (상태정보 유지 안함)

커넥션을 끊는 순간 클라이언트와 서버의 통신이 끝나며 상태 정보는 유지하지 않는 특성이 있다. 클라이언트와 첫 번째 통신에서 데이터를 주고받았다 해도, 두 번째 통신에서 이전 데이터를 유지하지 않는다. 하지만, 실제로는 데이터 유지가 필요한 경우가 많다.

 

정보가 유지되지 않는다면, 매번 페이지를 접속할 때 마다 로그인을 다시 해야 하는 번거로움이 발생한다. 이러한 번거로움을 해결하고 Stateful 경우를 대처하기 위해 쿠키와 세션을 사용한다.

 

 

2. Cookie (쿠키)

[그림 2] Cookie 개념

쿠키는 HTTP의 일종으로 사용자가 어떤 웹 사이트를 방문하는 경우, 그 사이트가 사용하고 있는 서버에서 사용자의 컴퓨터에 저장하는 작은 기록 정보 파일이다.

 

HTTP에서 클라이언트의 상태 정보를 클라이언트 PC에 저장했다가 필요할 때 정보를 참조하거나 재사용할 수 있다.

 

쿠키는 HTTP 쿠키, 웹 쿠키, 브라우저 쿠키라고도 한다.

 

• 쿠키 특징

- 이름, 값, 만료일(저장기간), 경로 정보로 구성되어 있다.

- 클라이언트에 총 300개의 쿠키를 저장할 수 있다.

- 하나의 도메인 당 20개의 쿠키를 가질 수 있다.

- 하나의 쿠키는 4KB(=4096byte)까지 저장 가능하다.

 

• 쿠키 동작 과정

- 클라이언트가 페이지를 요청(Request)한다. (사용자가 웹 사이트에 접근)

- 웹 서버는 쿠키를 생성한다.

- 생성한 쿠키에 정보를 담아 HTTP 화면을 돌려줄 때, 같이 클라이언트에게 돌려준다.

- 넘겨받은 쿠키는 클라이언트가 가지고 있다가(로컬 PC에 저장) 다시 서버에 요청할 때 요청과 함께 쿠키를 전송한다.

- 동일 사이트 재방문 시 클라이언트의 PC에 해당 쿠키가 있는 경우, 클라이언트는 요청 페이지와 함께 쿠키를 서버로 전송한다.

 

• 사용 예시

- 방문 사이트에서 로그인 시, "아이디와 비밀번호를 저장하시겠습니까?"

- 팝업창에 "오늘 이 창을 다시 보지 않기" 체크

 

 

3. Session (세션)

[그림 3] Session 개념

세션은 일정 시간 동안 사용자(브라우저)로부터 들어오는 일련의 요구를 하나의 상태로 보고, 그 상태를 유지시키는 기술이다. 여기서 일정 시간은 방문자가 웹 브라우저를 통해 웹 서버에 접속한 시점부터 웹 브라우저를 종료하여 연결을 끝내는 시점을 말한다.

 

즉, 방문자가 웹 서버에 접속해 있는 상태를 하나의 단위로 보고 그것을 세션이라고 한다.

 

• 세션 특징

- 웹 서버에 웹 컨테이너의 상태를 유지하기 위한 정보를 저장한다.

- 웹 서버의 저장되는 쿠키(=세션 쿠키)

- 브라우저를 닫거나, 서버에서 세션을 삭제했을 때만 삭제가 되므로, 쿠키보다 비교적으로 보안이 좋다.

- 저장 데이터에 제한이 없다. (서버 용량이 허용하는 한)

- 각 클라이언트에 고유 Session ID를 부여한다. Session ID로 클라이언트를 구분해 각 요구에 맞는 서비스를 제공한다.

 

• 세션 동작 과정

- 클라이언트가 페이지에 요청(Request)한다. (사용자가 웹 사이트에 접근)

- 서버는 접근한 클라이언트의 Request-Header 필드인 Cookie를 확인하여, 클라이언트가 해당 session-id를 보냈는지 확인한다.

- session-id가 존재하지 않는다면 서버는 session-id를 생성해 클라이언트에게 돌려준다.

- 서버에서 클라이언트로 돌려준 session-id를 쿠키를 사용해 서버에 저장한다.

- 클라이언트는 재접속 시, 이 쿠키를 이용해 session-id 값을 서버에 전달한다.

 

• 사용 예시

- 화면을 이동해도 로그인 상태가 유지되고, 로그아웃을 해야 로그인이 풀리도록 하는 경우

 

쿠키와 세션의 차이

• 쿠키와 세션은 비슷한 역할을 하며, 동작 원리도 비슷하다. 그 이유는 세션도 결국 쿠키를 사용하기 때문이다.
• 둘의 큰 차이점은 사용자의 정보가 저장되는 위치이다. 쿠키는 서버의 자원을 전혀 사용하지 않으며, 세션은 서버의 자원을 사용한다.
• 보안 면에서 세션이 더 우수하다. 쿠키는 클라이언트에 저장되기 때문에 변조되거나 Request에서 스니핑 당할 우려가 있어서 보안에 취약하지만, 세션은 쿠키를 이용해서 session-id만 저장하고 그것으로 구분하여 서버에서 처리하기 때문에 비교적 보안성이 높다.
• 라이프사이클에서도 차이가 있다. 쿠키는 만료기간이 있지만 파일로 저장되기 때문에 브라우저를 종료해도 정보가 유지될 수 있다. 또한, 만료기간을 따로 지정해 쿠키를 삭제할 때까지 유지할 수도 있다.
• 반면에 세션도 만료기간을 정할 수 있지만, 브라우저가 종료되면 만료기간에 상관없이 삭제된다.
• 속도 면에서는 쿠키가 더 우수하다. 쿠키는 브라우저에 정보가 있기 때문에 서버에 요청 시 속도가 빠르고, 세션은 정보가 서버에 있기 때문에 처리가 요구되어 비교적 속도가 느리다.

보통 쿠키와 세션의 차이에 대해 저장 위치와 보안성에 대해서는 잘 알고 있다. 둘의 라이프사이클이 어떻게 다른지에 대해서도 제대로 알고 있어야 할 것이다.

 

Q. 보안성이 더 좋은 세션만 사용해도 되는데 쿠키도 사용하는 이유는?

A) 세션이 쿠키에 비해 보안성이 더 뛰어난 것은 사실이다.

     하지만 세션은 서버에 정보가 저장되고, 서버의 자원을 사용하기 때문에 서버 용량에 따라 한계가 존재하며 속도도 느려질 수 있다.

     쿠키와 세션을 적절한 요소와 기능에 따라 함께 사용하여 서버 자원의 낭비를 방지하고 웹 사이트의 속도도 향상시킬 수 있다.

 

 

4. Cache (캐시)

[그림 4] Cache 개념

캐시는 웹 페이지 요소를 저장하기 위한 임시 저장소이다. (쿠키/세션은 정보를 저장하기 위해 사용된다.)

캐시는 웹 페이지를 빠르게 랜더링 할 수 있도록 도와주고, 쿠키/세션은 사용자의 인증을 도와준다.

 

• 캐시는 이미지, 비디오, 오디오, CSS, JS 파일 등 데이터나 값을 미리 복사해 놓은 리소스 파일들의 임시 저장소이다.
• 저장 공간이 작고 비용이 비싼 대신 빠른 성능을 제공한다.
• 같은 웹 페이지에 접속할 때 사용자의 PC에서 로드하므로 서버를 거치지 않아도 된다.
• 이전에 사용된 데이터가 다시 사용될 가능성이 크면 캐시 서버에 있는 데이터를 사용한다.
• 따라서 다시 사용될 확률이 있는 데이터들을 빠르게 접근할 수 있어진다. (페이지의 로딩 속도 향상)
• Cache Hit : 캐시를 사용할 수 있는 경우 (ex. 이전에 왔던 요청과 같은 요청이 왔을 때)
• Cache Miss : 캐시를 사용할 수 없는 경우 (ex. 웹 서버로 처음 요청했을 때)

 

 

글을 마치며...

 

쿠키와 세션에 대해 처음 들어본 것은 아니었기 때문에 개념을 두루뭉술하게는 알고 있었다. 쿠키와 세션은 사용자의 인증에 사용되고, 저장 위치가 서로 다르다는 것 정도..? 이번 기회에 쿠키와 세션이 무엇인지 다른 사람한테 설명해 줄 수 있을 정도로 명확하게 알게 된 것 같아서 기쁘다. 알려진 코드나 문법만 달달 외워서 칠 수 있는 개발자가 아니라, 코드를 짜는데 필요한 개념들을 이해하고 응용할 수 있는 프로그래머가 되고 싶다.