TIL) 검증 헤더, Cache-Control, 캐시 지시어 정리, 프록시 서버란?

 

웹 캐시

웹 캐시를 검증할 수 있는 여러 헤더

프록시 캐시

 

- 캐시(cache)는 컴퓨터 과학에서 데이터난 값을 미리 복사해 놓는 임시 장소이다. 

- 웹에서도 동일한 요청의 경우 같은 데이터를 다시 다운로드하지 않고 이를 웹 캐시로 저장해서 빠르게 불러올 수 있다. 

- 개인 컴퓨터에 저장하는 프라이빗 캐시 & 여러 유저에게 공통적으로 보여지는 데이터의 경우 프록시 서버에 별도로 캐시를 저장해서 사용자 경험을 향상시킬 수 있다. 

 

 

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HTTP 헤더 - 캐시와 관련된 

 

if) 캐시(데이터나 값을 미리 복사해 놓는 임시 장소)가 없을 경우 {

앞의 사례처럼 동일한 이미지를 요청하는 데 네트워크를 통해 같은 데이터를 또 다운받아야한다. 

}

결과

➥ 용량이 클수록 비용이 커지고 브라우저의 로딩 속도가 느려진다. 

➥ 느린 사용자 경험 제공

 

 

if) 캐시(데이터나 값을 미리 복사해 놓는 임시 장소)가 있는 경우 {

계산이나 접근 시간 없이 더 빠른 속도로 데이터에 접근할 수 있다. 

}

➥ 캐시는 캐시의 접근 시간에 비해 원래 데이터를 접근하는 시간이 오래 걸리는 경우나 값을 다시 계산하는 시간을 절약하고 싶은 경우에 사용한다. 

 

브라우저에 캐시를 저장할 때 헤더에 cache-control 속성을 통해 캐시가 유효한 시간을 지정할 수 있다. 

ex) Cache-Control: max-age = 60

👉 60초 동안은 해당 캐시가 유효하다.

응답을 받았을 때 브라우저 캐시에 해당 응답 결과를 저장하며 이는 60초 간 유효하다. 

 

if) 캐시를 적용하는데 캐시 시간이 초과되지 않았을 경우 {

유효한 캐시이므로 해당 캐시에서 데이터를 가져온다.

}

 

결과

➥ 캐시 덕분에 캐시 가능 시간동안 네트워크를 사용하지 않아도 된다. 

➥ 비싼 네트워크 사용량을 줄일 수 있다. 

➥ 브라우저 로딩 속도가 빨라, 빠른 사용자 경험을 제공한다. 

 

if) 캐시를 적용하는데 캐시 시간이 초과한 경우 {

다시 서버에 요청하고 데이터를 응답받고, 캐시를 갱신한다. 

}

➥ 이때 다시 네트워크 다운로드가 발생한다. 

 

응답 결과를 브라우저가 렌더링하면 브라우저 캐시는 기존 캐시를 지우고 새로운 캐시로 데이터를 업데이트한다. 👉 캐시 유효 시간이 다시 초기화된다. 

 

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캐시를 제어할 수 있는 검증 헤더 & 조건부 요청

 

🤔만약 캐시 유효시간이 지났지만, 변경이 없다면 기존 데이터를 이를 검증하고 사용하는 방법이 있을까??🤔

 

검증 헤더 Last Modified를 이용해서 캐시의 수정시간, 데이터가 마지막으로 수정된 시간 정보를 헤더에 포함한다. 

➥ 응답 결과를 캐시에 저장할 때 데이터 최종 수정일도 저장된다. 

 

👉 캐시 유효시간이 초과되더라도 If-Modified-Since 헤더를 이용해서 조건부 요청을 할 수 있다. 

 

Last-Modified & If-Modified-Since 작동방식

 

1. 데이터가 수정되었는지 검증

2. 수정되지 않았다면 서버에서 클라이언트로 바디를 제외한 HTTP 헤더만 전송 

(서버의 해당 자료의 최종 수정일과 비교해서 데이터가 수정이 안되었을 경우 응답 메시지에 이를 담아서 알려준다.

이때 HTTP Body는 응답 데이터가 없으며 상태 코드는 304 Not Modified로 변경된 것이 없다는 뜻이다. 전송 데이터에 바디가 빠졌기 때문에 헤더만 포함된 0.1M만 전송된다. )

3. 브라우저 캐시에서 응답 결과를 재사용, 헤더 메타데이터 또한 갱신

4. 브라우저는 캐시에서 조회한 데이터를 렌더링

 

 

Last-Modified & If-Modified-Since

👉 클라이언트에서는 해당 응답을 받은 뒤 캐시를 갱신해주고 다시 일정 시간 동안 유효하게 된다. 

👉 클라이언트는 캐시에 저장되어 있는 데이터를 재활용한다. 

👉 결과적으로 네트워크 다운로드가 발생하지만 용량이 적은 헤더 정보만 다운로드

👉 👉 매우 실용적이다. 

 

단점 

 

- 1초 미만 단위로 캐시 조정이 불가능하다.

- 날짜 기반의 로직을 사용한다. 

- 데이터를 수정해서 날짜가 다르지만, 같은 데이터를 수정해서 데이터 결과가 같은 경우 못쓴다. 

- 서버에서 별도의 캐시 로직을 관리하고 싶은 경우 못쓴다. 

ex) 스페이스나 주석처럼 크게 영향이 없는 변경에서 캐시를 유지하고 싶은 경우

 

 

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ETag & If-None-Match 검증 헤더 (Last-Modified & If-Modified-Since 보다 간단한 방식)

 

ETag(entity tag)

- 캐시용 데이터에 임의의 고유한 버전 이름을 달아둠

- 데이터가 변경되면 이 이름을 바꿔서 변경한다. (hash 다시 생성)

- 단순하게 ETag만 보내서 같으면 유지, 다르면 다시 받는 방식

 

서버에서 헤더에 ETag를 작성해서 응답하고, 클라이언트의 캐시에서 해당 ETag 값을 저장한다. 

 

서버에서 완전히 캐시를 컨트롤하고 싶은 경우 ETag를 사용할 수 있다. 

 

ETag & If-None-Match 작동 방식

 

1. 데이터가 수정되었는지 ETag를 이용해서 검증한다. 

2. 수정되지 않았다면 바디를 제외한 HTTP 헤더만 전송한다. 

3. 브라우저 캐시에서 응답 결과를 재사용, 헤더 메타데이터도 갱신한다. 

 

4. 브라우저 캐시에서는 응답 결과를 재사용하고 헤더 데이터를 갱신한다. 

 

만약 캐시 시간이 초과되어 다시 요청을 해야하는 경우, 이때 ETag 값을 검증하는 If-None-Match를 요청 헤더에 작성해서 보낸다. 

서버에서 데이터가 변경되지 않았을 경우, ETag는 동일하기에 If-None-Match는 거짓이 된다.

👉 서버에서 304 Not Modified를 응답하며 이때 역시 HTTP Body는 없다. 

 

 

정리

단순하게 ETag만 보내서 같으면 유지, 다르면 다시 받는 방식

캐시 제어 로직을 서버에서 완전히 관리

클라이언트는 단순히 이 값을 서버에 제공 (클라이언트는 캐시 메커니즘을 모름)

ex) 애플리케이션 배포 주기에 맞춰서 ETag 갱신, 베타 오픈 기간인 3일동안 파일이 변경되어도 ETag를 동일하게 유지

 

 

실제로는 ETag, last-modified 둘 다 같이 쓴다. 
그 이유는 혹시라도 들어있지 않을 경우를 대비해서 둘 다 보낸다.(둘 중에 하나에 걸리겠지라는 마음으로 )

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Cache-Control = 캐시 지시어

• Cache-control : max-age / 캐시 유효 시간. 초 단위
• Cache-control : no-cache / 데이터는 캐시해도 되지만, 항상 오리지날 서버에 검증하고 사용한다. 원 서버에 접근이 불가할 때 캐시 서버 설정에 따라 캐시 데이터를 쓸 수 있다. 
• Cache-control : no-store / 데이터에 민감한 정보가 있으므로 저장하면 안된다. (메모리에서 사용하고 최대한 빨리 삭제)

 

Expires = 캐시 만료일 지정 (하위 호환)

- 캐시 만료일을 정확한 날짜로 지정

- HTTP 1.0 부터 사용

- 지금은 더 유연한 Cache-control : max-age 권장

- Cache-control : max-age와 함께 사용하면 Expires는 무시된다. 

 

 

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프록시 서버

 

프록시란?

클라이언트와 서버 사이에 대리로 통신을 수행하는 것을 말한다. 

그 중계 기능을 하는 서버를 프록시 서버라고 한다. 

 

클라이언트와 오리지날 서버 사이에 프록시 캐시 서버를 도입하여 해외에 있는 오리지날 서버에 접근하는 것보다 훨씬 빠른 속도에 자료를 가져올 수 있다. (여러 사람이 찾은 자료일수록 이미 캐시에 등록되어 있기에 빠른 속도로 자료를 가져올 수 있다.)

private 캐시 : 클라이언트에서 사용하고 저장하는 캐시,

public 캐시 : 프록시 캐시 서버의 캐시

 

 

프록시 캐시와 관련된 헤더 - Cache-Control 캐시 지시어

• Cache-control : public / 응답이 public 캐시에 저장되어도 됨
• Cache-control : private / 응답이 해당 사용자만을 위한 것, private 캐시에 저장해야 함(기본값)
• Cache-control : s-maxage / 프록시 캐시에만 적용되는 max-age
• Age : 60 (HTTP 헤더) / 오리진 서버에서 응답 후 프록시 캐시 내에 머문 시간 (초)

 

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🤔클라이언트가 캐시를 적용하지 않았는데, 웹 브라우저가 임의로 캐싱을 할 때, 이를 무효화하는 방법? 🤔

캐시를 무효화할 수 있는 헤더 - Cache-Control 캐시 지시어

 

• Cache-control : no-cache / 데이터는 캐시해도 되지만, 항상 오리지날 서버에 검증하고 사용(이름에 주의하기!)

원 서버에서 검증 후 304 응답을 한다. 

만약 프록시 캐시 서버와 원 서버 간 네트워크 연결이 단절되어 접근이 불가능하다면, 오류가 아닌 오래된 데이터라도 보여주자라는 개념으로 200 OK로 응답한다. 

• Cache-control : no-store / 데이터에 민감한 정보가 있어서 저장하면 안된다. (메모리에서 사용하고 최대한 빨리 삭제)
• Cache-control : must-revalidate / 캐시 만료 후 최초 조회 시 오리지날 서버에 검증하기.

(오리지날 서버 접근 실패 시 반드시 오류가 발생해야한다. 504 gateway timeout)

(must-revalidate는 캐시 유효 시간이라면 캐시를 사용한다. )

응답이 없으면 못쓴다. 

• Pragma : no-cache / HTTP 1.0 하위 호환

! 캐시를 무효화를 확실하게 해야 하는 경우 Pragma와 같은 하위 호환까지 포함하여 적용해야 한다.

 

 

✔️ 통장 잔고 등 중요한 정보가 원 서버를 못받았다고 해서 예전 데이터로 뜨면 큰 문제가 생기기 때문에 이런 경우에는 Cache-control : must-revalidate 를 써야 한다. 

 

 

😃 잘못된 개념 전달이 있다면 댓글 부탁드립니다. 저의 성장에 큰 도움이 됩니다🤓