소켓과 웹소켓 통신 차이

웹 소켓

웹 소켓은 웹 서버와 웹 브라우저가 서로 실시간 메시지를 교환하는 데에 사용됩니다. 핸드셰이크를 한 후, 지속적인 연결이 유지됩니다.

웹 소켓은 처음엔 HTTP 프로토콜을 시작으로 하되, 연결이 성립된 후에는 WS(WebSocket) 프로토콜로 전환됩니다.

아래는 웹 소켓 연결을 위한 과정입니다.

TCP 연결 수립

Client -> SYN -> Server
Server -> SYN+ACK -> Client
Client -> ACK -> Server

TCP 3 way handshake를 통해 연결이 성립됩니다.

HTTP 업그레이드 요청 (같은 TCP 연결 상에서)

Client -> HTTP Upgrade Request:
GET /chat HTTP/1.1
Host: server.example.com
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Key: dGhlIHNhbXBsZSBub25jZQ==
Sec-WebSocket-Version: 13

HTTP 업그레이드 응답

Server -> HTTP Response:
HTTP/1.1 101 Switching Protocols
Upgrade: websocket
Connection: Upgrade
Sec-WebSocket-Accept: s3pPLMBiTxaQ9kYGzzhZRbK+xOo=

WS 프로토콜로 전환

같은 TCP 연결 상에서, 이후에는 HTTP가 아닌 WS 프로토콜로 통신합니다. 포트는 당연히 80/443를 계속 사용하고, 단지 프로토콜 레벨에서 HTTP에서 웹소켓 프로토콜로 "업그레이드"됩니다.

SSL/TLS를 사용하는 WSS(WebSocket Secure) 연결 과정은 위와 유사합니다.

TCP 3-way 핸드셰이크이후 SSL/TLS 핸드셰이크가 추가되고, 암호화된 채널 위에서 웹소켓 업그레이드 요청한뒤, wss 프로토콜로 전환됩니다.

소켓

소켓은 네트워크 통신을 위한 인터페이스로, 서버와 클라이언트 간의 양방향 통신을 가능하게 하는 엔드포인트입니다.

[소켓 통신 과정]

서버쪽에서는

소켓을 생성하고 (socket)
IP 주소와 포트 번호를 바인딩하고 (bind)
클라이언트 요청 대기 상태 (listen)

클라이언트쪽에서는

송신 소켓 생성하고 (socket)
연결 요청하고 (connect)

서버 쪽에서는

연결 수락하고 (accept)

이제 서버와 클라이언트는 데이터를 주고 받을 수 있게 됩니다.

[소켓 특징]

소켓은 TCP, UDP 등 다양한 프로토콜을 지원합니다.
운영체제에서 제공하는 시스템 콜을 사용하여 소켓을 생성하고 통신합니다.
양방향 통신과 TCP IP를 사용하기 때문에 지속적 연결을 지원합니다.

http도 tcp위에서 동작하는데 왜 지속적 연결이 안될까

HTTP는 설계 목적 자체가 "클라이언트의 요청에 대한 응답을 전송"하는 것이었기 때문에, TCP를 사용하더라도 그 위에서 요청-응답 패턴으로 동작하도록 설계되었습니다.

반면 소켓은 실시간 양방향 통신을 위해 설계되어 TCP 연결을 있는 그대로 유지하고 활용합니다.

HTTP

Client  ----------- HTTP Request ---------->  Server
        <---------- HTTP Response ----------
        [연결 종료]
        ----------- HTTP Request ---------->  
        <---------- HTTP Response ----------
        [연결 종료]

요청-응답 후 연결 종료 (Stateless)
매 요청마다 새로운 TCP 연결 수립
클라이언트만 요청 가능
서버는 응답만 가능 (Server Push 불가)

소켓 통신

Client  ----------- TCP 연결 수립 ---------->  Server
        <--------- 연결 유지 상태 ---------->
        --------- 데이터 송신 가능 --------->
        <-------- 데이터 송신 가능 ----------
        [연결 유지]

한번 연결 후 계속 유지
양방향 자유로운 통신
서버도 클라이언트에게 능동적 송신 가능
실시간 통신 가능

HTTP Keep-Alive를 사용하면, 하나의 TCP 연결을 여러 요청에 재사용할 수 있지만, 여전히 요청 응답 패턴만 가능합니다.

Client  ----------- HTTP Request ---------->  Server
        <---------- HTTP Response ----------
        [연결 유지]
        ----------- HTTP Request ---------->  
        <---------- HTTP Response ----------
        [연결 유지]

웹소켓 소켓 둘 다 양방향 통신이 가능한데, 실제 사용 사례는?

브라우저에서는 직접적인 소켓 통신이 불가능합니다.
JavaScript로 TCP 소켓을 직접 열 수 없는 보안 제한이 있습니다
웹소켓은 이러한 제한을 우회하면서 브라우저와 실시간 통신을 가능하게 합니다

따라서 웹 기반 서비스면, 웹소켓을 사용하는 것이 일반적입니다. 소켓은 실시간 게임 서버나 데이터베이스 연결 등 네이티브 애플리케이션에서 적절합니다.