Websocket

전통적인 HTTP는 기본적으로 요청-응답 모델을 따르는 무상태(stateless) 프로토콜이다. 이는 클라이언트가 서버에 요청을 보내야만 서버가 응답을 보낼 수 있으며, 연결이 지속되지 않고 각 트랜잭션이 독립적이라는 것을 의미한다. 이러한 구조는 문서나 이미지를 가져오는 전통적인 웹 페이지 로딩에는 적합하지만, 서버에서 클라이언트로의 실시간 데이터 푸시가 필요한 상황에는 한계를 드러낸다.

이 한계를 극복하기 위해 등장한 초기 기술이 폴링과 긴 폴링이다. 폴링은 클라이언트가 일정한 간격(예: 몇 초마다)으로 서버에 새로운 데이터가 있는지 반복적으로 요청하는 방식이다. 이는 서버의 상태 변화를 즉시 알 수 없고, 불필요한 요청이 빈번하게 발생하여 네트워크 트래픽과 서버 부하를 증가시킨다. 긴 폴링은 이 문제를 일부 개선하여, 클라이언트의 요청에 대해 서버가 새로운 데이터가 생길 때까지 연결을 열어두고 응답을 지연시킨다. 데이터가 도착하거나 타임아웃이 발생하면 클라이언트는 즉시 새로운 요청을 다시 보낸다.

이러한 방식들은 본질적으로 HTTP 요청을 시뮬레이션하는 방법에 불과하여, 헤더 오버헤드가 크고 지연 시간이 길며, 진정한 의미의 양방향 실시간 통신을 구현하기에는 비효율적이었다. 특히 대규모 동시 사용자를 처리해야 하는 애플리케이션에서는 이러한 비효율성이 확장성에 큰 걸림돌이 되었다. 이러한 배경에서, 단일 TCP 연결 위에서 지속적이며 양방향 통신이 가능한 새로운 프로토콜의 필요성이 대두되었다.

전통적인 HTTP 요청-응답 모델은 웹 페이지 로딩이나 폼 제출과 같은 작업에는 적합하지만, 서버에서 클라이언트로의 즉각적인 데이터 푸시나 지속적인 양방향 대화에는 한계가 있었다. 이로 인해 실시간 기능을 구현하기 위해 폴링이나 긴 폴링과 같은 우회 방법이 사용되었지만, 이들은 불필요한 HTTP 헤더 오버헤드와 지연을 유발했다.

실제 사용 사례에서 이러한 양방향 통신의 필요성은 명확하게 드러난다. 예를 들어, 다중 사용자 실시간 채팅 애플리케이션에서는 한 사용자가 메시지를 보내는 동시에 다른 사용자들의 메시지를 즉시 수신할 수 있어야 한다. 주식 시세 모니터링이나 경매 사이트에서는 가격 변동이 발생하는 즉시 모든 연결된 클라이언트에게 업데이트가 전달되어야 한다. 또한, 온라인 협업 도구에서 문서의 공동 편집이나 인터랙티브 게임에서의 플레이어 상태 동기화는 극히 낮은 지연 시간을 갖는 지속적인 데이터 흐름을 요구한다.

이러한 필요성은 단순히 데이터를 더 빠르게 전송하는 것을 넘어, 진정한 의미의 풀 듀플렉스 통신 채널을 웹 표준으로 제공해야 함을 의미했다. 클라이언트와 서버가 언제든지 자유롭게 데이터를 보낼 수 있고, 단일 TCP 연결을 장시간 유지하며 HTTP 오버헤드에서 벗어난 효율적인 프로토콜이 요구되었으며, 이 요구가 WebSocket 기술 표준화의 핵심 동력이 되었다.

WebSocket 연결은 HTTP를 통해 시작되는 업그레이드 핸드셰이크 과정을 거쳐 수립된다. 클라이언트(일반적으로 웹 브라우저)는 특별한 HTTP 요청을 서버에 보내 WebSocket 프로토콜로의 전환을 요청한다. 이 요청은 표준 HTTP 요청처럼 보이지만, Upgrade와 Connection 헤더를 포함하며, Sec-WebSocket-Key 헤더에 무작위로 생성된 Base64 인코딩 키를 담아 전송한다.

서버는 이 요청을 받고 WebSocket 연결을 수락할 경우, 101 Switching Protocols 상태 코드로 응답한다. 이 응답은 Upgrade: websocket과 Connection: Upgrade 헤더를 포함해야 하며, 클라이언트가 보낸 Sec-WebSocket-Key 값을 특정 알고리즘으로 처리한 결과를 Sec-WebSocket-Accept 헤더에 담아 반환한다. 이 핸드셰이크 과정을 통해 기존 HTTP 연결이 전이중 통신 채널로 업그레이드된다.

핸드셰이크 요청에는 프로토콜 버전을 나타내는 Sec-WebSocket-Version 헤더와, 선택적으로 사용할 하위 프로토콜을 협상하기 위한 Sec-WebSocket-Protocol 헤더가 포함될 수 있다. 또한, 교차 출처 요청을 제어하기 위한 Origin 헤더도 함께 전송된다[1].

성공적인 핸드셰이크 이후, TCP 소켓 연결은 그대로 유지되지만, 통신 프로토콜은 WebSocket 프레임 프로토콜로 전환된다. 이 시점부터 클라이언트와 서버는 언제든지 서로에게 데이터 프레임을 비동기적으로 전송할 수 있는 상태가 된다.

WebSocket은 HTTP와 달리 연결이 수립된 후 데이터를 프레임이라는 작은 단위로 주고받는다. 각 프레임은 헤더와 페이로드(실제 데이터)로 구성되며, 헤더에는 프레임의 유형, 데이터 길이, 마스킹 여부 등의 제어 정보가 담겨 있다.

주요 프레임 유형은 다음과 같다.

텍스트 프레임(0x1)은 UTF-8로 인코딩된 문자열 데이터를, 바이너리 프레임(0x2)은 이미지나 오디오 스트림 같은 임의의 이진 데이터를 전송한다. 큰 메시지는 여러 개의 프레임으로 분할되어 전송될 수 있으며, 이때 첫 번째 프레임 이후의 조각들은 연속 프레임(0x0)으로 표시된다. 핑과 퐁 프레임은 연결 상태를 확인하고 Keep-Alive 메커니즘을 구현하는 데 사용된다.

프레임 구조는 오버헤드를 최소화하도록 설계되었다. 기본 헤더 크기는 2바이트에서 시작하며, 페이로드 길이에 따라 최대 14바이트까지 확장된다. 또한 클라이언트에서 서버로 보내는 프레임은 보안 이유로 데이터가 마스킹되어야 하지만, 서버에서 클라이언트로 보내는 프레임은 마스킹되지 않는다. 이 프레임 기반의 경량 구조 덕분에 WebSocket은 HTTP 폴링에 비해 매우 낮은 지연 시간과 네트워크 부하로 실시간 데이터 교환을 가능하게 한다.

핸드셰이크를 통해 연결이 수립되면, WebSocket 연결은 명시적으로 종료되기 전까지 지속적으로 열린 상태를 유지합니다. 이는 HTTP의 요청-응답 모델과 달리, 연결을 유지하면서 양방향으로 데이터를 주고받을 수 있는 지속적인 통신 채널을 제공합니다.

연결을 유지하기 위해 핑 프레임과 퐁 프레임이 주기적으로 교환됩니다. 이는 연결이 여전히 활성 상태인지 확인하고, 중간에 위치한 프록시 서버나 방화벽이 유휴 상태의 연결을 조기 종료하는 것을 방지하는 역할을 합니다. 서버나 클라이언트는 상대방의 응답이 없을 경우 연결이 끊어진 것으로 판단하고 적절한 조치를 취할 수 있습니다.

연결을 종료하기 위해서는 특별한 클로즈 프레임을 전송합니다. 종료 절차는 다음과 같습니다.

1. 한쪽(클라이언트 또는 서버)이 클로즈 프레임을 전송합니다. 이 프레임에는 종료 코드와 선택적 종료 사유가 포함될 수 있습니다.

2. 프레임을 받은 상대방은 자신의 클로즈 프레임으로 응답해야 합니다.

3. 이후 양측은 더 이상 데이터를 전송하지 않고 TCP 연결을 닫습니다.

비정상적인 종료(예: 네트워크 연결 끊김, 클라이언트 강제 종료)가 발생하면, 상대방은 onclose 이벤트를 통해 이를 감지하고 필요한 정리 작업을 수행합니다. 이러한 명확한 연결 수명 주기 관리 덕분에 WebSocket은 신뢰할 수 있는 실시간 통신을 구현하는 데 적합합니다.

WebSocket 연결은 초기 핸드셰이크 이후 지속적인 TCP 연결을 유지합니다. 이로 인해 매 통신마다 HTTP 헤더를 반복적으로 주고받을 필요가 없어집니다. 전통적인 HTTP 폴링 방식에서는 각 요청과 응답에 완전한 HTTP 헤더가 포함되어 네트워크 오버헤드가 크게 발생합니다. 반면, WebSocket은 연결 후 데이터를 매우 가벼운 프레임 단위로 전송합니다. 이 프레임은 최소한의 메타데이터만을 담고 있어 실제 데이터 페이로드에 비해 오버헤드가 극히 적습니다.

이러한 구조는 지연 시간을 획기적으로 줄입니다. 폴링이나 롱 폴링 방식에서는 새 데이터를 얻기 위해 클라이언트가 주기적으로 요청을 보내거나 연결을 유지하며 대기해야 합니다. 이 과정에서 불필요한 네트워크 왕복과 처리가 발생합니다. WebSocket은 연결이 열려 있는 한, 서버는 데이터를 즉시 클라이언트로 푸시할 수 있습니다. 데이터가 생성되는 즉시 전송이 가능하므로, 요청-응답 사이클에 의존하는 방식보다 훨씬 빠른 실시간 전송이 가능해집니다.

낮은 오버헤드와 지연 시간은 대역폭 사용 효율성으로도 이어집니다. 특히 짧은 메시지를 빈번하게 교환해야 하는 애플리케이션에서 그 효과가 두드러집니다. 예를 들어, 실시간 주가 변동이나 채팅 메시지를 전송할 때, HTTP 요청의 헤더 크기가 메시지 본문 크기를 초과하는 경우도 흔합니다. WebSocket은 이러한 비효율성을 제거하여 네트워크 자원을 절약하고 확장성을 높입니다.

결과적으로, WebSocket은 실시간 상호작용이 요구되는 애플리케이션에서 네트워크 성능을 최적화하는 핵심 메커니즘을 제공합니다.

풀 듀플렉스 통신은 데이터가 동시에 양방향으로 전송될 수 있는 통신 방식을 의미한다. 웹소켓은 이러한 풀 듀플렉스 모델을 구현하여, 클라이언트와 서버가 서로 독립적으로 언제든지 메시지를 보낼 수 있는 단일 TCP 연결을 제공한다. 이는 기존의 HTTP 요청-응답 모델과 근본적으로 다른 특징이다.

기존 HTTP 연결은 반이중 방식으로, 클라이언트가 요청을 보내면 서버가 응답을 보내는 단방향 교환이 기본이다. 실시간으로 서버에서 데이터를 푸시하려면 클라이언트가 지속적으로 새로운 요청을 생성해야 했으며, 이는 불필요한 지연과 오버헤드를 초래했다. 반면, 웹소켓 연결이 수립되면, 서버는 클라이언트의 요청을 기다리지 않고도 자발적으로 데이터를 전송할 수 있다. 이로 인해 채팅 애플리케이션에서 메시지가 거의 즉시 전달되거나, 주식 시세가 실시간으로 업데이트되는 것이 가능해진다.

풀 듀플렉스 통신의 효율성은 연결의 지속성과 단일 채널에서의 양방향 데이터 흐름에서 비롯된다. 다음 표는 주요 통신 방식의 특징을 비교한다.

이 구조 덕분에 애플리케이션 로직이 단순해지고, 네트워크 트래픽과 처리 지연이 현저히 줄어든다. 클라이언트와 서버는 마치 열린 전화 회선처럼, 필요할 때마다 자유롭게 데이터를 주고받을 수 있다.

WebSocket 프로토콜은 IETF에 의해 RFC 6455로 표준화되었으며, W3C에서 WebSocket API를 표준으로 정의했다. 이는 웹 브라우저와 서버 간의 통신 방식을 공식적으로 규정함으로써 상호 운용성을 보장한다.

표준화의 핵심은 핸드셰이크 과정과 데이터 프레임 형식이다. 연결은 항상 HTTP 업그레이드 요청으로 시작되며, 서버는 이를 승인하는 표준화된 응답을 보내야 한다. 데이터는 헤더가 작은 이진 프레임으로 전송되며, 프레임의 구조(오프셋, 페이로드 길이, 마스킹 키 등)는 RFC에 명확히 정의되어 있다. 이 표준 덕분에 다양한 프로그래밍 언어와 플랫폼(예: Node.js, Python, Java)으로 작성된 서버가 모든 현대 웹 브라우저와 호환되어 통신할 수 있다.

표준화는 생태계의 성장을 촉진했다. 개발자는 특정 벤더에 종속되지 않고 일관된 방식으로 기능을 구현할 수 있으며, 라이브러리와 미들웨어가 표준을 준수함으로써 광범위한 채택이 가능해졌다. 또한, 보안 요구사항(예: WSS를 통한 암호화)과 CORS 정책도 표준에 포함되어 안전한 사용을 유도한다.

WSS는 웹소켓 프로토콜의 보안 버전을 의미한다. 이는 일반 웹소켓 연결(ws://)을 전송 계층 보안 또는 그 전신인 보안 소켓 계층을 통해 암호화한 것이다. 기본적인 작동 원리와 핸드셰이크 과정은 동일하지만, 연결이 wss:// 스킴을 사용하여 수립되고 모든 데이터가 암호화된 채널을 통해 전송된다는 점이 다르다.

WSS 연결은 HTTPS와 유사한 방식으로 보안을 제공한다. 클라이언트와 서버 간의 초기 핸드셰이크는 TLS 핸드셰이크를 포함하며, 이 과정에서 서버의 디지털 인증서를 검증하고 대칭 암호화 키를 협상한다. 이후 전송되는 모든 웹소켓 데이터 프레임은 이 키를 사용하여 암호화되어 도청이나 중간자 공격으로부터 보호받는다.

WSS 사용은 몇 가지 중요한 보안 이점을 제공한다. 첫째, 통신 내용의 기밀성을 보장하여 민감한 데이터가 평문으로 노출되는 것을 방지한다. 둘째, 데이터 무결성을 보호하여 전송 중 변조를 탐지할 수 있게 한다. 셋째, 서버 인증을 통해 클라이언트가 의도한 서버와 연결되었는지를 확인할 수 있다. 현대의 웹 브라우저는 보안 정책으로 인해 혼합 콘텐츠를 제한하는 경우가 많기 때문에, HTTPS로 제공되는 페이지에서는 반드시 WSS를 사용해야 연결이 성립된다.

WSS 구현은 서버 측에서 TLS/SSL 인증서를 구성해야 한다는 점을 제외하면 일반 웹소켓과 거의 동일하다. 대부분의 웹소켓 서버 라이브러리는 동일한 포트에서 ws와 wss 연결을 모두 처리하거나, 별도의 보안 포트(일반적으로 443)에서 wss 연결을 수락하도록 설정할 수 있다.

• MDN Web Docs - WebSocket

• 위키백과 - 웹소켓

• W3C - The WebSocket API

• IETF - The WebSocket Protocol (RFC 6455)

• WebSocket.org - About HTML5 WebSocket

• HTML5Rocks - Introducing WebSockets: Bringing Sockets to the Web

WebSocket은 실시간 양방향 통신을 가능하게 하여, 실시간 채팅 애플리케이션의 핵심 기술로 자리 잡았다. 기존의 HTTP 폴링 방식은 새로운 메시지를 확인하기 위해 클라이언트가 반복적으로 서버에 요청을 보내야 해서 지연이 발생하고 서버 부하가 컸다. WebSocket은 한 번의 핸드셰이크로 지속적인 연결을 수립하고, 메시지가 발생할 때마다 즉시 양방향으로 전송할 수 있어, 사용자 경험을 극적으로 개선한다.

이 기술은 단순한 1:1 채팅을 넘어서 협업 도구의 실시간 기능을 구동한다. 예를 들어, 여러 사용자가 동시에 문서를 편집하는 구글 독스 같은 애플리케이션에서, 한 사용자의 입력(글자 추가, 삭제, 서식 변경)은 WebSocket 연결을 통해 즉시 서버로 전송되고, 서버는 다른 모든 연결된 사용자에게 해당 변경 사항을 실시간으로 브로드캐스트한다. 이 과정은 다음과 같이 요약할 수 있다.

이러한 메커니즘은 실시간 채팅방, 프로젝트 관리 도구의 알림, 화상 회의 시스템의 채팅 창, 그리고 코드 에디터의 실시간 공동 작업 기능 등에 광범위하게 적용된다. WebSocket은 풀 듀플렉스 통신을 제공하여 서버가 클라이언트의 요청을 기다리지 않고도 데이터를 푸시할 수 있게 함으로써, 진정한 실시간 협업 환경을 구현하는 토대를 마련한다.

주식 시세 및 금융 데이터 스트리밍은 WebSocket의 대표적인 적용 분야이다. 금융 시장은 수 밀리초 단위의 가격 변동이 중요한 의미를 가지며, 트레이더와 알고리즘 트레이딩 시스템은 실시간으로 최신 시세를 수신해야 한다. 기존의 HTTP 폴링 방식은 요청과 응답 사이에 불필요한 지연과 네트워크 오버헤드를 발생시켜, 시장 상황을 제때 반영하지 못하는 한계가 있었다. WebSocket은 서버와 클라이언트 간에 지속적이고 양방향인 연결을 제공하여, 가격 변동이 발생하는 즉시 데이터를 푸시할 수 있다.

주요 금융 데이터 제공업체와 증권사는 WebSocket을 통해 실시간 시세 스트림을 제공한다. 클라이언트(예: 트레이딩 플랫폼, 모바일 앱)는 초기 핸드셰이크 후 특정 종목 코드나 지수를 구독한다. 이후 서버는 해당 자산의 호가, 체결, 거래량, 차트 데이터 등의 변화를 JSON 또는 이진 프로토콜 형식의 프레임으로 지속적으로 전송한다. 이는 다음과 같은 데이터 유형을 포함한다.

이러한 실시간성은 고빈도 트레이딩, 리스크 관리, 포트폴리오 모니터링에 필수적이다. 또한 WebSocket 연결 하나로 여러 종목의 데이터를 동시에 스트리밍받을 수 있어 연결 효율성이 높다. 보안 측면에서 모든 금융 데이터 전송은 WSS(WebSocket Secure)를 통해 암호화되며, 인증 및 권한 부여 메커니즘이 반드시 결합되어 사용된다[3].

온라인 게임에서 WebSocket은 플레이어 간의 실시간 상호작용을 가능하게 하는 핵심 기술이다. 기존의 HTTP 폴링 방식은 지연 시간이 길고 서버 부하가 높아 빠른 반응이 요구되는 게임 환경에 부적합했다. WebSocket은 단일 TCP 연결을 통해 지속적이고 양방향 통신을 제공하므로, 플레이어의 이동, 공격, 채팅 등의 이벤트를 밀리초 단위로 모든 클라이언트에 즉시 전파할 수 있다. 이를 통해 실시간 전략 게임, 대규모 다중 사용자 온라인 게임, 액션 게임 등에서 원활한 게임 플레이 경험을 보장한다.

인터랙티브 웹 애플리케이션 분야에서도 WebSocket은 광범위하게 활용된다. 예를 들어, 실시간으로 협업하는 문서 편집기나 디자인 툴에서는 한 사용자의 편집 내용이 즉시 다른 모든 참여자의 화면에 반영되어야 한다. 또한, 실시간 투표 시스템, 라이브 퀴즈 쇼, 인터랙티브 데이터 시각화 대시보드 등에서도 서버의 데이터 업데이트를 클라이언트에 지속적으로 푸시하는 데 WebSocket이 적합하다.

다음은 WebSocket이 적용된 주요 인터랙티브 애플리케이션 유형의 예시이다.

이러한 환경에서 WebSocket은 풀 듀플렉스 통신과 낮은 오버헤드 덕분에 수백, 수천 개의 동시 연결을 효율적으로 관리할 수 있다. 결과적으로 사용자는 새로고침 없이도 콘텐츠가 실시간으로 업데이트되는 풍부하고 반응적인 웹 경험을 얻을 수 있다.

WebSocket은 IoT 디바이스와의 효율적인 양방향 통신을 가능하게 하는 핵심 기술이다. 기존의 HTTP 폴링 방식은 디바이스 상태를 주기적으로 확인해야 하므로 지연이 발생하고 네트워크 대역폭과 디바이스 배터리를 낭비하는 문제가 있었다. WebSocket은 한 번의 핸드셰이크로 지속적인 연결을 수립하여, 서버가 디바이스의 실시간 센서 데이터를 즉시 수신하거나, 반대로 사용자가 디바이스에 제어 명령을 즉시 전송할 수 있는 풀 듀플렉스 채널을 제공한다.

주요 적용 분야는 실시간 모니터링과 원격 제어이다. 예를 들어, 스마트 홈 환경에서는 WebSocket 연결을 통해 실내의 온도, 습도, 조도, 보안 센서 상태 등이 중앙 허브나 클라우드 서버로 지속적으로 스트리밍된다. 사용자는 스마트폰 앱을 통해 이 실시간 데이터를 확인하고, 즉시 조명을 켜거나, 에어컨을 조절하거나, 도어락을 제어하는 명령을 보낼 수 있다. 산업 현장에서는 공장 장비의 상태 모니터링, 예측 정비, 또는 PLC 제어에 활용된다.

이 기술은 특히 제한된 리소스를 가진 임베디드 시스템에 적합한 특성을 지닌다. WebSocket 프로토콜의 데이터 프레임 오버헤드는 매우 작아, 대역폭이 제한된 네트워크 환경에서도 효율적으로 동작한다. 또한, 연결을 유지하는 데 드는 전력 소모가 주기적인 폴링에 비해 적어, 배터리로 구동되는 IoT 디바이스의 수명 연장에 기여한다. 표준화된 프로토콜이므로 다양한 플랫폼과 프로그래밍 언어를 아우르는 호환성도 장점이다.

보안 측면에서는 WSS를 통해 TLS 암호화를 적용하여 통신 채널을 보호하는 것이 필수적이다. 이를 통해 디바이스와 서버 간에 주고받는 민감한 데이터와 제어 명령이 중간에서 탈취되거나 조작되는 것을 방지할 수 있다.

웹소켓 API는 브라우저가 웹소켓 서버와 양방향 통신 채널을 설정할 수 있도록 하는 인터페이스이다. 이 API는 W3C에 의해 표준화되었으며, 모든 최신 웹 브라우저에서 기본적으로 지원한다. 클라이언트 측 자바스크립트 코드에서 WebSocket 생성자를 사용하여 서버에 연결을 시작한다. 생성자는 연결할 서버의 URL을 인자로 받으며, 선택적으로 프로토콜을 지정할 수 있다.

연결 수립 후, 애플리케이션은 이벤트 핸들러를 통해 소켓의 상태 변화와 데이터 수신을 처리한다. 주요 이벤트와 메서드는 다음과 같다.

아래는 API 사용의 기본 예시이다.

```javascript

// 웹소켓 서버에 연결

const socket = new WebSocket('wss://example.com/socket');

// 연결이 열리면 서버에 메시지 전송

socket.onopen = function(event) {

socket.send('클라이언트에서 연결했습니다.');

};

// 서버로부터 메시지 수신

socket.onmessage = function(event) {

console.log('서버로부터 받은 메시지:', event.data);

};

// 에러 처리

socket.onerror = function(error) {

console.error('WebSocket 오류:', error);

};

// 연결 종료 처리

socket.onclose = function(event) {

console.log('연결이 종료되었습니다.', event.code, event.reason);

};

```

WebSocket.readyState 속성을 통해 연결의 현재 상태를 확인할 수 있다. 이 속성은 CONNECTING(0), OPEN(1), CLOSING(2), CLOSED(3) 중 하나의 값을 가진다. API는 비교적 저수준이므로, 재연결 로직이나 특정 메시지 프로토콜은 애플리케이션 레벨에서 구현해야 한다. 이러한 기능을 보완하기 위해 Socket.IO와 같은 상위 레벨 라이브러리가 널리 사용된다.

WebSocket 연결을 서버 측에서 처리하기 위해 다양한 프로그래밍 언어와 프레임워크에 맞는 라이브러리들이 존재한다. 이 라이브러리들은 TCP 소켓을 직접 다루는 복잡성을 추상화하고, 연결 관리, 메시지 파싱, 오류 처리 등의 공통 기능을 제공하여 개발자가 비즈니스 로직에 집중할 수 있게 돕는다.

Node.js 생태계에서는 여러 인기 있는 라이브러리가 있다. ws[4]는 가볍고 빠른 저수준 라이브러리로, 기본 WebSocket 프로토콜을 정확히 구현하는 데 중점을 둔다. 반면, Socket.IO는 실시간 기능을 위한 더 풍부한 기능 세트를 제공한다. Socket.IO는 기본적으로 WebSocket을 사용하지만, 구형 브라우저를 위해 HTTP 긴 폴링과 같은 폴백 전송 방식을 자동으로 지원한다. 또한 방 개념, 브로드캐스트, 자동 재연결 등 애플리케이션 수준의 편의 기능을 포함한다.

다른 언어 환경에서도 강력한 옵션들이 있다. Python의 경우 websockets 라이브러리가 비동기 애플리케이션에 적합하며, Django Channels는 Django 프레임워크와 통합되어 WebSocket을 포함한 비동기 프로토콜을 지원한다. Java에서는 Java-WebSocket과 Jetty의 WebSocket 구현체가 널리 사용된다. Go 언어의 gorilla/websocket 패키지는 강력하고 효율적인 구현으로 유명하다.

이러한 라이브러리를 선택할 때는 프로젝트의 요구사항, 성능, 확장성, 그리고 개발 팀의 친숙도 등을 고려해야 한다. 대규모 실시간 애플리케이션의 경우 연결 상태 관리와 수평 확장을 위한 추가적인 인프라 구성이 필요할 수 있다.

Server-Sent Events(SSE)는 서버에서 클라이언트로 단방향 실시간 데이터 스트림을 전송하기 위한 웹 기술이다. HTML5 표준의 일부로 정의되었으며, HTTP 프로토콜을 기반으로 동작한다. 클라이언트는 표준 EventSource API를 사용하여 서버에 연결을 초기화하고, 서버는 일반 HTTP 응답을 통해 지속적으로 데이터를 보낼 수 있다. 이 기술은 서버 푸시(Server Push)를 구현하는 간단한 방법을 제공한다.

SSE의 작동 방식은 다음과 같다. 클라이언트는 특정 엔드포인트로 HTTP 요청을 보내 연결을 수립한다. 서버는 이 연결을 열린 상태로 유지하며, text/event-stream 형식의 데이터를 주기적으로 스트리밍한다. 전송되는 데이터는 특정 형식을 가지며, 각 메시지는 하나 이상의 필드(예: data:, event:, id:, retry:)로 구성된다. 클라이언트는 수신된 이벤트 스트림을 구문 분석하여 웹 페이지에서 실시간으로 처리한다.

SSE는 WebSocket과 비교했을 때 몇 가지 뚜렷한 차이점을 가진다. 가장 큰 차이는 양방향 통신이 아닌 서버에서 클라이언트로의 단방향 통신에 특화되었다는 점이다. 이로 인해 프로토콜이 단순하고 구현이 용이하다는 장점이 있다. 또한 HTTP를 사용하므로 기존 웹 인프라(프록시, 방화벽, 인증)와의 호환성이 우수하며, 별도의 포트를 열 필요가 없다. 그러나 클라이언트에서 서버로의 실시간 데이터 전송이 필요한 경우에는 WebSocket이나 다른 기술이 더 적합하다. SSE의 주요 사용 사례는 실시간 뉴스 피드, 주가 티커, 소셜 미디어 업데이트, 서버 로그 모니터링 등 서버가 주도적으로 정보를 푸시해야 하는 시나리오이다.

긴 폴링은 HTTP의 기본적인 요청-응답 모델을 사용하여 실시간에 가까운 통신을 구현하기 위한 기술이다. 이 방식은 클라이언트가 서버로 요청을 보내면, 서버는 즉시 응답을 반환하지 않고 새로운 데이터나 이벤트가 발생할 때까지 연결을 열어둔다. 데이터가 도착하면 서버는 그때 응답을 완료하고, 클라이언트는 즉시 새로운 요청을 보내 연결을 다시 수립한다[6].

이 방식은 표준 폴링보다 네트워크 오버헤드와 지연 시간을 줄이는 장점이 있다. 표준 폴링은 정해진 간격으로 서버에 반복적으로 요청을 보내기 때문에, 데이터 변경이 없을 때도 불필요한 요청과 응답이 발생한다. 반면 긴 폴링은 서버가 이벤트를 기다리는 동안 연결을 유지하므로, 데이터가 준비되는 대로 즉시 전송할 수 있고, 빈번한 연결 설정/해제를 피할 수 있다.

하지만 긴 폴링에도 몇 가지 한계가 존재한다. 각 메시지 교환마다 별도의 HTTP 요청이 필요하기 때문에, 헤더 오버헤드가 반복적으로 발생한다. 또한 연결이 시간 초과될 경우 클라이언트는 항상 새로운 요청을 보내야 하므로, 진정한 의미의 지속적인 양방향 연결을 제공하지는 못한다. 서버 측에서도 많은 수의 열린 연결을 동시에 관리해야 하는 부담이 있다.

다음 표는 긴 폴링과 WebSocket의 주요 차이점을 보여준다.

따라서 긴 폴링은 WebSocket 프로토콜이 지원되지 않는 레거시 환경이나, 서버에서 클라이언트로의 단방향 이벤트 스트리밍만 필요한 간단한 시나리오에서 유용한 대안이었다. 그러나 진정한 실시간 양방향 통신이 필요한 현대적 애플리케이션에는 WebSocket이나 Server-Sent Events 같은 더 효율적인 프로토콜이 선호된다.

WebRTC 데이터 채널은 P2P 연결을 통해 브라우저 간에 임의의 데이터를 직접 교환할 수 있는 기능을 제공합니다. 이는 주로 오디오와 비디오 스트리밍을 위한 WebRTC의 미디어 채널과 함께 사용되지만, 독립적으로 데이터만 전송하는 데에도 활용될 수 있습니다. WebRTC 데이터 채널은 SCTP 프로토콜을 기반으로 하여, 신뢰성 있는 전송과 신뢰성 없는 저지연 전송 모드를 모두 지원합니다[7]. 이는 애플리케이션의 요구에 따라 TCP와 유사한 신뢰성이나 UDP와 유사한 속도를 선택할 수 있게 해줍니다.

WebSocket과의 주요 차이점은 통신 구조에 있습니다. WebSocket이 클라이언트와 서버 간의 중앙 집중형 통신에 최적화되어 있다면, WebRTC 데이터 채널은 서버를 거치지 않고 브라우저에서 브라우저로 직접 데이터를 전송하는 완전한 P2P 모델을 지향합니다. 이는 중계 서버의 부하와 지연을 줄일 수 있는 장점이 있지만, NAT 트래버설이나 방화벽 통과를 위한 시그널링 서버가 여전히 필요하다는 복잡성을 동반합니다. 시그널링 과정에서는 WebSocket이나 일반 HTTP 같은 다른 프로토콜이 사용되기도 합니다.

따라서 두 기술은 상호 배타적인 대체재라기보다는 상호 보완적인 관계에 있습니다. 실시간성이 매우 중요하고 서버를 통한 중계가 필수적인 채팅이나 알림에는 WebSocket이, 파일 공유나 멀티플레이어 게임에서의 피어 간 상태 동기화, 분산 협업 도구와 같이 직접적인 P2P 데이터 교환이 핵심인 경우에는 WebRTC 데이터 채널이 더 적합한 선택이 될 수 있습니다.