HTTP/2.0 (HyperText Transfer Protocol 2.0)

2023. 8. 9. - Last update: 2025. 12. 24.

hyoguoo

Backend Engineer

HTTP/1.1의 메시지 포맷은 구현이 쉽고 디버깅이 용이하다는 장점이 있었으나, 웹 환경이 복잡해짐에 따라 성능상의 한계가 드러났다.

커넥션 하나당 하나의 요청과 응답만 처리할 수 있는 구조: HOL(Head of Line) Blocking 문제 발생
- 하나의 요청이 지연되면 뒤따르는 모든 요청이 지연
- 병렬 커넥션으로 이를 완화하려 했으나, TCP 커넥션 수가 많아지며 오히려 네트워크 혼잡과 지연 증가
헤더의 비효율성: 중복되는 헤더 필드가 많아 네트워크 오버헤드 증가

위 문제를 해결하기 위해 2015년에 HTTP/2.0이 표준화되었다.

핵심 목표와 특징

기존 HTTP/1.1의 의미(Method, Status Code, Header 등)는 유지하면서 데이터 전송 방식을 획기적으로 개선하여 지연 시간(Latency)을 줄이고 성능을 극대화하는 것을 목표로 설계되었다.

바이너리 프레이밍 계층(Binary Framing Layer)
- 텍스트가 아닌 바이너리 단위로 데이터를 전송
- 파싱 속도가 빠르고 오류 발생 가능성이 낮음
멀티플렉싱(Multiplexing)
- 단일 커넥션에서 여러 요청과 응답을 동시에 주고받음
- HTTP/1.1의 HOL Blocking 문제 해결
서버 푸시(Server Push)
- 클라이언트가 요청하지 않은 리소스(CSS, JS 등)를 서버가 미리 전송 가능
헤더 압축(Header Compression)
- HPACK 알고리즘을 사용하여 중복되는 헤더를 압축 전송
HTTP/1.1 호환성
- 기존 웹 애플리케이션들과 호환성을 최대한 유지하기 요청/응답 메시지의 의미를 최대한 같도록 유지

HTTP/1.1과의 차이점

HTTP/2.0 역시 TCP 커넥션 위에서 동작하지만, HTTP/1.1과는 구조적으로 큰 차이가 있다.

flowchart TD
    subgraph HTTP1 [HTTP/1.1]
        H1_MSG[Text Message<br>Header + Body]
    end

    subgraph HTTP2 [HTTP/2.0]
        H2_L1[Binary Framing Layer]
        H2_F1[Frame: Headers]
        H2_F2[Frame: Data]
        H2_L1 --> H2_F1
        H2_L1 --> H2_F2
    end

가장 큰 변화는 애플리케이션 계층과 전송 계층 사이에 바이너리 프레이밍 계층이 추가된 것이다.

1. 프레임(Frame)과 바이너리 포맷

HTTP/2 통신의 최소 단위는 프레임으로, 기존의 줄바꿈으로 구분되던 텍스트 메시지가 잘게 쪼개져 바이너리 프레임으로 변환된다.

+-----------------------------------------------+
| R |       Length(24)      | Type(8) | Flag(8) |
+---------------+-------------------------------+
|R|   Stream Identifier(31)                     |
+-----------------------------------------------+
| Stream Payload                                |
+-----------------------------------------------+

R(1bit): 예약된 필드 (항상 0)
Length(24bit): 페이로드의 길이 (헤더 제외)
Type(8bit): 프레임의 종류
Flags(8bit): 프레임별 옵션 플래그
Stream Identifier (31bit): 스트림 ID. 어떤 스트림에 속한 프레임인지 식별

2. 스트림(Stream)과 멀티플렉싱

스트림은 구성된 연결 내에서 전달되는 바이트의 양방향 흐름으로, 하나 이상의 메시지가 포함될 수 있다.

동작 방식
- HTTP 메시지(요청/응답)를 여러 개의 프레임으로 분해
- 각 프레임에 스트림 ID를 부여하여 전송
- 수신 측에서는 스트림 ID를 보고 프레임을 다시 조립하여 메시지 복원
효과
- 하나의 TCP 커넥션으로 수십 개의 요청과 응답을 동시에 처리 가능
- 특정 요청이 느려져도 다른 요청에 영향을 주지 않음(HOL Blocking 해결)
- 특정 스트림에 우선순위 지정 가능

3. 서버 푸시 (Server Push)

클라이언트가 HTML을 요청했을 때, 해당 페이지 렌더링에 필요한 CSS나 JavaScript 파일을 서버가 알아서 함께 보내는 기능이다.

클라이언트: GET /index.html 요청
서버: /index.html 응답 + (Push Promise) + /style.css + /app.js 전송
효과: 클라이언트의 추가 요청 대기 시간을 제거하여 로딩 속도 향상

보안 이슈

중개자 캡슐화 공격

HTTP/2 메시지를 프록시가 HTTP/1.1로 변환하여 백엔드 서버로 전달할 때 발생할 수 있는 보안 취약점이다.

원인: HTTP/2는 헤더 필드에 바이너리 데이터를 포함할 수 있는데, 이를 텍스트 기반인 HTTP/1.1로 변환하는 과정에서 유효성 검증이 미흡하면 개행 문자 등이 삽입되어 메시지 경계가 모호해질 수 있음
결과: 공격자가 요청을 밀어넣어 다른 사용자의 응답을 가로채거나 캐시를 오염시킬 수 있음

긴 커넥션 유지로 인한 개인정보 누출

단일 커넥션을 오래 유지하는 특성 때문에 개인 정보 누출 위험이 있어, 브라우저 벤더들은 이에 대응하기 위해 커넥션 유지 정책을 조정하기도 한다.

참고자료

HTTP 완벽 가이드

Network