HTTP/1.1 VS HTTP/2

HTTP/1.1

1999년 출시 이후 지금까지 가장 많이 사용되고 있는 프로토콜.
기본적으로 Connection당 하나의 요청을 처리 하도록 설계되어 동시 전송이 불가능하고 요청과 응답이 순차적으로 이루어짐.
HTTP 문서 안에 포함된 다수의 리소스 (Images, CSS, Script)를 처리하려면 요청할 리소스 개수에 비례해서 Latency(대기 시간)는 길어짐.

HTTP/1.1 단점

HOL (Head Of Line) Blocking - 특정 응답의 지연

HTTP/1.1의 connection당 하나의 요청처리를 개선할 수 있는 기법중 pipelining이 존재하는데 이것은 하나의 Connection을 통해서 다수개의 파일을 요청/응답 받을 수 있는 기법을 말하는데 이 기법을 통해서 어느정도의 성능 향상을 꾀 할 수 있으나 큰 문제점이 하나 있다.

하나의 TCP연결에서 3개의 이미지(a.png, b.png, c.png)를 얻을려고 하는경우 HTTP의 요청순서는 다음 그림과 같다.

| --- a.png --- |
           | --- b.png --- |
                        | --- c.png --- |

순서대로 첫번째 이미지를 요청하고 응답받고 다음 이미지를 요청하게 되는데 만약 첫번째 이미지를 요청하고 응답이 지연되면 아래 그림과 같이 두,세번째 이미지는 당연히 첫번째 이미지의 응답처리가 완료되기 전까지 대기하게 되며 이와 같은 현상을 HTTP의 Head of Line Blocking 이라 부르며 파이프 라이닝의 큰 문제점 중 하나이다.

| --------------------------- a.png ---------------------- |
                                                       | -b.png- |
                                                               | --c.png-- |

RTT( Round Trip Time ) 증가

TCP상에서 동작하는 HTTP의 특성상 3-way Handshake 가 매 요청별 반복적으로 일어나 불필요한 RTT증가와 네트워크 지연을 초래하여 성능을 저하 시키게 된다.

무거운 Header 구조 (특히 Cookie)

매 요청 시 마다 중복된 Header 값을 전송하게 되며(별도의 domain sharding을 하지 않았을 경우) 또한 해당 domain에 설정된 cookie 정보도 매 요청 시 마다 헤더에 포함되어 전송된다.
전송하려는 값보다 헤더 값이 더 큰 경우도 자주 발생한다.

HTTP/1.1 단점 극복 방법

Image Spriting

웹페이지를 구성하는 다양한 아이콘 이미지 파일의 요청 횟수를 줄이기 위해 아이콘을 하나의 큰 이미지로 만든다음 CSS에서 해당 이미지의 좌표 값을 지정해 표시.

Domain Sharding

요즘 브라우저들은 http/1.1이 단점을 극복하기 다수의 Connection을 생성해서 병렬로 요청을 보내기도 한다. 하지만 브라우저 별로 Domain당 Connection개수의 제한이 존재하고 이 또한 http/1.1의 근본 해결책은 아님.

Minify CSS/Javascript

http를 통해서 전송되는 데이터의 용량을 줄이기 위해 CSS, Javascript 코드를 축소하여 적용.

Data URI Scheme

Data URI Scheme은 HTML문서내 이미지 리소스를 Base64로 인코딩된 이미지 데이터로 직접 기술하는 방식이고 이를 통해 요청 수를 줄임.

Load Faster

스타일시트는 HTML 문서 상위에 배치, 스크립트는 HTML문서 하단에 배치

SPDY

구글은 더 빠른 Web을 실현하기 위해 throughput 관점이 아닌 Latency 관점에서 HTTP를 고속화한 SPDY(스피디) 라 불리는 새로운 프로토콜을 구현.
다만 SPDY는 HTTP를 대치하는 프로토콜이 아니고 HTTP를 통한 전송을 재 정의하는 형태로 구현이 되었다.
SPDY는 실제로 HTTP/1.1에 비해 상당한 성능 향상과 효율성을 보여줬고 이는 HTTP/2 초안의 참고 규격이 됨.

HTTP/2

http2 공식 github 페이지의 서문

HTTP/2는 HTTP가 유선상에서 표현 방법을 대치 하는것이다.
이것은 프로토콜을 완전히 다시 작성하는게 아니라 HTTP 메소드, 상태 코드 및 의미는 동일하며 프로토콜을 나타 내기 위해 HTTP/ 1.x와 동일한 API (일부 작은 추가 기능 포함)를 사용 할 수 있어야 한다.
HTTP/2의 초점은 성능에 있다. 특히 최종 사용자가 대기 시간, 네트워크 및 서버 리소스 사용을 인식한다. 주요 목표 중 하나는 브라우저에서 웹 사이트로의 단일 연결을 허용하는 것입니다.

즉 완전히 새로운 프로토콜을 만들었기 보단 성능향상에 초점을 맞춘 프로토콜 이라는것이다.

HTTP/2 주요 특징

Multiplexed Streams

한 커넥션으로 동시에 여러개의 메세지를 주고 받을 있으며, 응답은 순서에 상관없이 stream으로 주고 받는다. HTTP/1.1의 Connection Keep-Alive, Pipelining의 개선이라 보면 된다.

Stream Prioritization

클라이언트가 CSS파일 1개와 Image파일 2개를 요청하고 난 후 Image파일보다 CSS파일의 수신이 늦어지는 경우 브라우저의 렌더링이 늦어지는 문제가 발생하는데 HTTP/2의 경우 리소스간 의존관계(우선순위)를 설정하여 이런 문제를 해결하고 있다.

Server Push

HTTP/1.1에서 클라이언트는 요청한 HTML문서를 수신한 후 필요한 리소스를 재요청하는 반면
HTTP/2에서 서버는 클라이언트의 요청에 대해 요청하지도 않은 리소스를 Push 해주는 방법을 통해 요청을 최소화 함으로써 성능을 향상한다. 이를 PUSH_PROMISE라 한다.

Header Compression

HTTP/2는 Header 정보를 압축하기 위해 Header Table과 Huffman Encoding 기법을 사용하여 처리하는데 이를 HPACK 압축방식이라 부르며 별도의 명세서(RFC 7531)로 관리하고 있다.

Header에 중복값이 존재하는 경우 Static/Dynamic Header Table 개념을 사용하여 중복 Header를 검출하고 중복된 Header는 index값만 전송하고 중복되지 않은 Header정보의 값은 Huffman Encoding 기법으로 인코딩 처리 하여 전송한다.

참고

https://www.popit.kr/%EB%82%98%EB%A7%8C-%EB%AA%A8%EB%A5%B4%EA%B3%A0-%EC%9E%88%EB%8D%98-http2/%20