무상태 프로토콜

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1. 개요
2. 장단점
- 2.1. 장점
- 2.2. 단점
3. 예시
- 3.1. HTTP (무상태 프로토콜)
- 3.2. FTP (상태 유지 프로토콜)
4. 프로토콜 계층의 스태킹
- 4.1. 프로토콜 계층 구조 예시
- 4.2. HTTP 세션 관리
참조

1. 개요

무상태 프로토콜은 서버가 각 요청을 독립적으로 처리하는 통신 프로토콜이다. 서버는 진행 중인 송수신 정보를 저장하지 않아 서버 디자인을 단순화하지만, 매 요청마다 추가 정보를 포함해야 하는 단점이 있다. HTTP는 무상태 프로토콜의 예시이며, 각 요청 메시지가 개별적으로 해석된다. 반면 FTP는 상태 유지 프로토콜로, 세션 동안 사용자의 상태를 서버에 유지한다. 여러 프로토콜 계층에서 무상태 프로토콜과 상태 유지 프로토콜을 함께 사용할 수 있으며, HTTP는 세션 관리를 위해 쿠키 등을 사용하여 상태 유지 프로토콜처럼 동작할 수 있다.

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무상태 프로토콜
일반
이름	무상태 프로토콜
유형	통신 프로토콜
특징	서버 또는 클라이언트가 세션 간에 상태 정보를 유지하지 않음 각 요청은 독립적으로 처리됨
설명
서버	클라이언트로부터의 각 요청을 완전히 새로운 요청으로 취급
클라이언트	각 요청에 필요한 모든 정보 포함
장점
가시성	모니터링 시스템에서 각 요청을 독립적으로 이해 가능 중간 매개체가 요청 실패로부터 복구 가능
신뢰성	단일 오류가 전체 시스템에 영향 미치지 않음 서버는 상태 정보를 유지하지 않으므로 빠르게 복구 가능
확장성	상태 정보를 저장할 필요가 없어 서버를 쉽게 추가하고 제거 가능 트래픽 증가에 유연하게 대처 가능
단점
성능 저하	각 요청에 모든 정보가 포함되어야 하므로 요청 크기가 커지고, 네트워크 트래픽 증가
서버 부담 증가	각 요청마다 서버가 모든 정보를 처리해야 하므로 서버 부담 증가
예시
프로토콜	HTTP REST
같이 보기
관련 개념	상태

2. 장단점

무상태 프로토콜은 서버 디자인을 단순하게 만들지만, 매 요청마다 추가 정보를 포함해야 하는 단점이 있다.

HTTP와 같은 무상태 프로토콜은 TCP(상태 유지 프로토콜), IP(무상태 프로토콜), BGP(상태 유지 프로토콜) 등 여러 프로토콜 계층과 복잡하게 상호 작용한다.

HTTP는 세션 상태를 유지하지 않기 때문에, 세션 관리 방식을 구현하여 HTTP 위에 상태 유지 프로토콜을 효과적으로 만든다. 일반적으로 HTTP 쿠키의 세션 식별자를 활용하며, 이는 서버에 저장된 세션 상태를 참조한다.^[3]^[4] 그러나 HTTP 쿠키는 REST 아키텍처 스타일을 위반한다.^[5]

2. 1. 장점

무상태 디자인은 서버 디자인을 단순하게 만드는데, 진행 중인 송수신 정보를 처리하기 위해 저장 공간을 동적으로 할당할 필요가 없기 때문이다. 클라이언트가 트랜잭션 도중 죽으면, 시스템의 어떠한 부분도 서버의 현재 상태를 청소할 필요가 없다.^[1]

2. 2. 단점

무상태 디자인은 서버 디자인을 단순하게 만들지만, 매 요청마다 추가 정보를 포함해야 하므로 서버는 이를 해석해야 한다.^[1] 이러한 추가 정보 포함은 네트워크 트래픽 증가를 유발할 수 있다.^[1]

3. 예시

HTTP와 FTP은 각각 무상태 프로토콜과 상태 유지 프로토콜의 대표적인 예시이다. HTTP는 각 요청을 독립적으로 처리하는 반면, FTP는 사용자 세션 정보를 서버에 유지하며 통신한다.

HTTP는 무상태 프로토콜이지만, HTTP 쿠키를 이용한 세션 관리 방식을 통해 상태 유지를 구현하기도 한다. 그러나 HTTP 쿠키는 REST 아키텍처 스타일을 위반하는 요소로 간주되기도 한다.^[5]

여러 프로토콜 계층 간에는 복잡한 상호 작용이 있을 수 있다. 예를 들어, 무상태 프로토콜인 HTTP는 상태 유지 프로토콜인 TCP 위에서 동작하고, TCP는 다시 무상태 프로토콜인 IP 위에서 동작한다. IP는 또 다른 상태 유지 프로토콜인 BGP를 사용하는 네트워크에서 라우팅된다.

3. 1. HTTP (무상태 프로토콜)

HTTP 서버는 각 요청을 개별적으로 이해한다.^[2] 이는 사용자와의 대화형 세션을 수행하는 기존의 FTP 서버와 대조된다. FTP의 경우 세션 동안 사용자에게 인증 수단이 제공되고 다양한 변수(작업 디렉토리, 전송 모드)가 설정되며, 이 모든 것은 세션 상태의 일부로 서버에 저장된다.

HTTP는 유지된 세션 상태가 없다는 점을 해결하기 위해 다양한 세션 관리 방식을 구현하며,^[3] 일반적으로 서버에 저장된 세션 상태를 참조하는 HTTP 쿠키의 세션 식별자를 활용하여 HTTP 위에 효과적으로 상태 유지 프로토콜을 만든다.^[4]

HTTP는 무상태 프로토콜이다.^[6] 이는 각 요청 메시지가 개별적으로 해석됨을 의미한다. 반면, 사용자와 대화형 세션을 수행하는 기존의 FTP는 상태 유지 프로토콜이다. FTP의 경우 세션 동안 사용자는 인증을 거치며 다양한 변수(작업 디렉토리, 전송 모드 등)를 설정할 수 있는 수단을 제공받는다. 그리고 이러한 모든 정보는 사용자의 상태로서 서버에 유지된다.

3. 2. FTP (상태 유지 프로토콜)

FTP은 사용자와의 대화형 세션을 수행하며, 세션 동안 사용자는 인증을 거치고 작업 디렉토리, 전송 모드 등 다양한 변수를 설정한다. 이러한 정보는 서버에 세션 상태의 일부로 저장된다.^[2] 이러한 특징으로 인해 FTP는 상태 유지 프로토콜로 분류된다.

4. 프로토콜 계층의 스태킹

여러 프로토콜 계층 간에는 상태 유지 프로토콜과 무상태 프로토콜 사이에 복잡한 상호 작용이 있을 수 있다. 서로 다른 프로토콜 계층에서 상태 저장 프로토콜과 무상태 프로토콜을 함께 사용할 수 있다.

HTTP 쿠키는 서버에 저장된 세션 상태를 참조하지 않더라도, 세션 상태와 독립적(브라우저 기록에서 동일한 웹사이트의 이전 페이지에 영향을 미침)이며 정의된 의미 체계가 없기 때문에^[5] REST 아키텍처 스타일을 위반한다.

4. 1. 프로토콜 계층 구조 예시

무상태 프로토콜인 HTTP는 상태 유지 프로토콜인 TCP 위에 계층화되고, TCP는 또 다른 무상태 프로토콜인 IP 위에 계층화되며, IP는 네트워크에서 IP 패킷을 라우팅하기 위해 또 다른 상태 유지 프로토콜인 BGP를 사용하는 네트워크에서 라우팅된다.^[3]

이러한 계층 구조는 HTTP 위에서도 계속된다. 유지된 세션 상태가 없다는 점을 해결하기 위해 HTTP 서버는 다양한 세션 관리 방식을 구현하며,^[4] 일반적으로 서버에 저장된 세션 상태를 참조하는 HTTP 쿠키의 세션 식별자를 활용하여 HTTP 위에 효과적으로 상태 유지 프로토콜을 만든다.^[7]

4. 2. HTTP 세션 관리

HTTP는 상태를 유지하지 않는 프로토콜이지만, 세션 관리를 위해 HTTP 쿠키 등을 이용하여 상태 유지 프로토콜처럼 동작하도록 만들 수 있다.^[3] 세션 관리 방식을 통해 서버는 동일한 클라이언트로부터 전송된 요청을 추적할 수 있게 된다.^[4]

참조

_[1] 논문 Architectural Styles and the Design of Network-Based Software Architectures https://www.ics.uci.[...] University of California, Irvine 2000
_[2] 간행물 RFC 7230 - Hypertext Transfer Protocol (HTTP/1.1): Message Syntax and Routing http://tools.ietf.or[...] 2015-08-20
_[3] 웹사이트 session management methods reviewed http://cookiebits.co[...] 2011-04-12
_[4] 뉴스 Stateful vs Stateless Architecture https://virtasant.co[...] 2020-11-18
_[5] 논문 Architectural Styles and the Design of Network-Based Software Architectures https://www.ics.uci.[...] University of California, Irvine 2000
_[6] 웹사이트 RFC 7230 - Hypertext Transfer Protocol (HTTP/1.1): Message Syntax and Routing https://datatracker.[...] 2015-08-20
_[7] 웹사이트 session management methods reviewed http://cookiebits.co[...] 2011-04-12
_[8] URL http://www.w3.org/Protocols/rfc2616/rfc2616.html http://www.w3.org/Pr[...]

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