WebTransport 사용

WebTransport는 지연 시간이 짧은 양방향 클라이언트-서버 메시징을 제공하는 API입니다. 사용 사례와 향후 구현 방식에 관한 의견을 제공하는 방법을 자세히 알아보세요.

제프 포스닉

배경

WebTransport란 무엇인가요?

WebTransport는 HTTP/3 프로토콜을 양방향 전송으로 사용하는 웹 API입니다. 웹 클라이언트와 HTTP/3 서버 간의 양방향 통신을 위한 것입니다. 또한 Datagram API를 통해 안정적으로, 그리고 Streams API를 통해 안정적으로 데이터를 전송할 수 있도록 지원합니다.

데이터그램은 강력한 전송을 보장할 필요가 없는 데이터를 송수신하는 데 적합합니다. 데이터의 개별 패킷은 기본 연결의 최대 전송 단위 (MTU)에 의해 크기가 제한되며, 성공적으로 전송될 수도 있고 전송되지 않을 수도 있습니다. 전송되면 임의의 순서로 도착할 수 있습니다. Datagram API는 이러한 특성 때문에 지연 시간이 짧고 최선의 데이터 전송에 이상적입니다. 데이터그램을 사용자 데이터그램 프로토콜 (UDP) 메시지로 생각할 수 있지만 암호화되고 정체가 제어됩니다.

반면에 Streams API는 안정적이고 순서가 지정된 데이터 전송을 제공합니다. 순서가 지정된 하나 이상의 데이터 스트림을 전송하거나 수신해야 하는 시나리오에 적합합니다. 여러 WebTransport 스트림을 사용하는 것은 여러 TCP 연결을 설정하는 것과 유사합니다. 하지만 HTTP/3는 내부적으로 경량의 QUIC 프로토콜을 사용하므로 많은 오버헤드 없이 스트림을 열고 닫을 수 있습니다.

사용 사례

다음은 개발자가 WebTransport를 사용할 수 있는 몇 가지 방법 목록입니다.

  • 작고 신뢰할 수 없으며 순서가 맞지 않는 메시지를 통해 최소한의 지연 시간으로 게임 상태를 정기적으로 서버에 전송합니다.
  • 다른 데이터 스트림과 관계없이 최소한의 지연 시간으로 서버에서 푸시된 미디어 스트림 수신
  • 웹페이지가 열려 있는 동안 서버에서 푸시된 알림 수신

WebTransport 사용 계획에 대해 자세히 듣고 싶습니다.

브라우저 지원

브라우저 지원

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소스

범용 브라우저 지원이 없는 모든 기능과 마찬가지로 기능 감지를 통해 방어적으로 코딩하는 것이 좋습니다.

현재 상태

단계 상태
1. 설명 만들기 완전함
2. 사양의 초기 초안 만들기 완전함
3. 의견 수집 및 디자인 반복 완전함
4. 오리진 트라이얼 완전함
5. 출시 Chromium 97

WebTransport와 다른 기술의 관계

WebTransport는 WebSockets를 대체하나요?

그래야겠구나. WebSockets 또는 WebTransport가 사용하기에 유효한 통신 프로토콜인 사용 사례가 있습니다.

WebSockets 통신은 안정적이고 순서가 지정된 단일 메시지 스트림을 중심으로 모델링되며, 이는 일부 유형의 통신 요구사항에 적합합니다. 이러한 특성이 필요한 경우 WebTransport의 스트림 API도 이러한 특성을 제공할 수 있습니다. 이에 비해 WebTransport의 데이터그램 API는 안정성이나 순서를 보장하지 않으면서 지연 시간이 짧은 전송을 제공하므로 WebSocket을 직접 대체하지는 않습니다.

데이터그램 API 또는 여러 동시 Streams API 인스턴스를 통해 WebTransport를 사용하면 WebSocket과 관련된 문제가 될 수 있는 대기 대기(head-of-line) 차단에 대해 걱정할 필요가 없습니다. 또한 기본 QUIC 핸드셰이크가 TLS를 통해 TCP를 시작하는 것보다 빠르기 때문에 새 연결을 설정할 때 성능상의 이점이 있습니다.

WebTransport는 새로운 초안 사양의 일부이므로 클라이언트 및 서버 라이브러리 주변의 WebSocket 생태계는 현재 훨씬 더 강력합니다. 일반적인 서버 설정과 광범위한 웹 클라이언트 지원을 통해 "즉시" 작동하는 것이 필요한 경우 WebSocket이 오늘날 더 나은 선택입니다.

WebTransport는 UDP 소켓 API와 동일한가요?

아니요. WebTransport는 UDP Socket API가 아닙니다. WebTransport는 UDP를 '내부적으로' 사용하는 HTTP/3을 사용하지만 WebTransport는 기본 UDP 소켓 API 이상의 암호화 및 정체 제어에 대한 요구사항이 있습니다.

WebTransport는 WebRTC 데이터 채널의 대안인가요?

예, 클라이언트-서버 연결의 경우 WebTransport는 기본 프로토콜이 다르지만 WebRTC 데이터 채널과 동일한 많은 속성을 공유합니다.

일반적으로 HTTP/3 호환 서버를 실행하면 WebRTC 서버를 유지관리하는 것보다 설정 및 구성이 덜 필요합니다. 여기에는 작업 전송을 위해 여러 프로토콜 (ICE, DTLS, SCTP)을 이해해야 합니다. WebRTC는 더 많은 변동 요소를 수반하므로 클라이언트/서버 협상 실패로 이어질 수 있습니다.

WebTransport API는 웹 개발자 사용 사례를 염두에 두고 설계되었으며, WebRTC의 데이터 채널 인터페이스를 사용하는 것보다 최신 웹 플랫폼 코드를 작성하는 것처럼 느껴집니다. WebRTC와 달리 WebTransport는 Web Workers 내부에서 지원되므로 특정 HTML 페이지와 관계없이 클라이언트-서버 간 통신을 수행할 수 있습니다. WebTransport는 Streams 호환 인터페이스를 노출하므로 backpressure 관련 최적화를 지원합니다.

하지만 이미 작동하는 WebRTC 클라이언트/서버 설정이 만족스럽다면 WebTransport로 전환해도 많은 이점이 되지 않을 수 있습니다.

사용해 보기

WebTransport를 실험하는 가장 좋은 방법은 호환되는 HTTP/3 서버를 시작하는 것입니다. 그런 다음 이 페이지에서 기본 자바스크립트 클라이언트를 사용하여 클라이언트/서버 통신을 시도해 볼 수 있습니다.

또한 webtransport.day에서 커뮤니티에서 관리하는 에코 서버도 이용할 수 있습니다.

API 사용

WebTransport는 Streams API와 같은 최신 웹 플랫폼 프리미티브를 기반으로 설계되었습니다. 프로미스에 크게 의존하며 async 및 await와 잘 작동합니다.

Chromium에서 현재 WebTransport 구현은 데이터그램과 단방향 및 양방향 스트림이라는 세 가지 유형의 트래픽을 지원합니다.

서버에 연결

WebTransport 인스턴스를 만들어 HTTP/3 서버에 연결할 수 있습니다. URL의 스키마는 https여야 합니다. 포트 번호를 명시적으로 지정해야 합니다.

ready 프로미스를 사용하여 연결이 설정될 때까지 기다려야 합니다. 이 프로미스는 설정이 완료될 때까지 이행되지 않으며, QUIC/TLS 단계에서 연결이 실패하면 거부됩니다.

closed 프로미스는 연결이 정상적으로 닫힐 때 처리되고 예기치 않은 종료인 경우 거부됩니다.

클라이언트 표시 오류로 인해 서버에서 연결을 거부하면 (예: URL 경로가 유효하지 않음) closed이 거부되고 ready는 해결되지 않습니다.

const url = 'https://example.com:4999/foo/bar';
const transport = new WebTransport(url);

// Optionally, set up functions to respond to
// the connection closing:
transport.closed.then(() => {
  console.log(`The HTTP/3 connection to ${url} closed gracefully.`);
}).catch((error) => {
  console.error(`The HTTP/3 connection to ${url} closed due to ${error}.`);
});

// Once .ready fulfills, the connection can be used.
await transport.ready;

Datagram API

서버에 연결된 WebTransport 인스턴스가 있으면 이를 사용하여 데이터그램이라고 하는 개별 데이터 비트를 주고받을 수 있습니다.

writeable getter는 웹 클라이언트가 서버로 데이터를 전송하는 데 사용할 수 있는 WritableStream를 반환합니다. readable getter는 서버에서 데이터를 수신 대기할 수 있도록 ReadableStream를 반환합니다. 두 스트림 모두 본질적으로 신뢰할 수 없기 때문에 작성한 데이터를 서버에서 수신하지 못할 수 있고 그 반대의 경우도 마찬가지입니다.

두 유형의 스트림 모두 데이터 전송에 Uint8Array 인스턴스를 사용합니다.

// Send two datagrams to the server.
const writer = transport.datagrams.writable.getWriter();
const data1 = new Uint8Array([65, 66, 67]);
const data2 = new Uint8Array([68, 69, 70]);
writer.write(data1);
writer.write(data2);

// Read datagrams from the server.
const reader = transport.datagrams.readable.getReader();
while (true) {
  const {value, done} = await reader.read();
  if (done) {
    break;
  }
  // value is a Uint8Array.
  console.log(value);
}

스트림 API

서버에 연결한 후에는 WebTransport를 사용하여 Streams API를 통해 데이터를 주고받을 수도 있습니다.

모든 스트림의 각 청크는 Uint8Array입니다. Datagram API와 달리, 이러한 스트림은 안정적입니다. 하지만 각 스트림은 독립적이므로 스트림 간 데이터 순서는 보장되지 않습니다.

WebTransportSendStream

WebTransportSendStream는 WebTransportSendStream의 프로미스를 반환하는 WebTransport 인스턴스의 createUnidirectionalStream() 메서드를 사용하여 웹 클라이언트에서 만듭니다.

WritableStreamDefaultWriter의 close() 메서드를 사용하여 연결된 HTTP/3 연결을 닫습니다. 브라우저는 연결된 연결을 실제로 종료하기 전에 대기 중인 모든 데이터를 전송하려고 시도합니다.

// Send two Uint8Arrays to the server.
const stream = await transport.createUnidirectionalStream();
const writer = stream.writable.getWriter();
const data1 = new Uint8Array([65, 66, 67]);
const data2 = new Uint8Array([68, 69, 70]);
writer.write(data1);
writer.write(data2);
try {
  await writer.close();
  console.log('All data has been sent.');
} catch (error) {
  console.error(`An error occurred: ${error}`);
}

마찬가지로 WritableStreamDefaultWriter의 abort() 메서드를 사용하여 RESET\_STREAM를 서버로 전송합니다. abort()를 사용할 때 브라우저는 아직 전송되지 않은 대기 중인 데이터를 삭제할 수 있습니다.

const ws = await transport.createUnidirectionalStream();
const writer = ws.getWriter();
writer.write(...);
writer.write(...);
await writer.abort();
// Not all the data may have been written.

WebTransportReceiveStream

WebTransportReceiveStream가 서버에서 시작됩니다. WebTransportReceiveStream를 얻는 것은 웹 클라이언트를 위한 2단계 프로세스입니다. 먼저 WebTransport 인스턴스의 incomingUnidirectionalStreams 속성을 호출하여 ReadableStream를 반환합니다. 이 ReadableStream의 각 청크는 서버에서 전송한 Uint8Array 인스턴스를 읽는 데 사용할 수 있는 WebTransportReceiveStream입니다.

async function readFrom(receiveStream) {
  const reader = receiveStream.readable.getReader();
  while (true) {
    const {done, value} = await reader.read();
    if (done) {
      break;
    }
    // value is a Uint8Array
    console.log(value);
  }
}

const rs = transport.incomingUnidirectionalStreams;
const reader = rs.getReader();
while (true) {
  const {done, value} = await reader.read();
  if (done) {
    break;
  }
  // value is an instance of WebTransportReceiveStream
  await readFrom(value);
}

ReadableStreamDefaultReader의 closed 프로미스를 사용하여 스트림 종료를 감지할 수 있습니다. 기본 HTTP/3 연결이 FIN 비트로 종료되면 모든 데이터를 읽은 후 closed 프로미스가 처리됩니다. HTTP/3 연결이 갑자기 닫히면 (예: RESET\_STREAM에 의해) closed 프로미스가 거부됩니다.

// Assume an active receiveStream
const reader = receiveStream.readable.getReader();
reader.closed.then(() => {
  console.log('The receiveStream closed gracefully.');
}).catch(() => {
  console.error('The receiveStream closed abruptly.');
});

WebTransportBidirectionalStream

WebTransportBidirectionalStream는 서버나 클라이언트에서 생성될 수 있습니다.

웹 클라이언트는 WebTransportBidirectionalStream의 프로미스를 반환하는 WebTransport 인스턴스의 createBidirectionalStream() 메서드를 사용하여 인스턴스를 만들 수 있습니다.

const stream = await transport.createBidirectionalStream();
// stream is a WebTransportBidirectionalStream
// stream.readable is a ReadableStream
// stream.writable is a WritableStream

ReadableStream를 반환하는 WebTransport 인스턴스의 incomingBidirectionalStreams 속성을 사용하여 서버에서 만든 WebTransportBidirectionalStream를 수신 대기할 수 있습니다. 이 ReadableStream의 각 청크는 결과적으로 WebTransportBidirectionalStream가 됩니다.

const rs = transport.incomingBidirectionalStreams;
const reader = rs.getReader();
while (true) {
  const {done, value} = await reader.read();
  if (done) {
    break;
  }
  // value is a WebTransportBidirectionalStream
  // value.readable is a ReadableStream
  // value.writable is a WritableStream
}

WebTransportBidirectionalStream는 WebTransportSendStream와 WebTransportReceiveStream의 조합입니다. 앞선 두 섹션의 예에서는 각각의 사용 방법을 설명합니다.

사례 더보기

WebTransport 초안 사양에는 모든 메서드 및 속성에 대한 전체 문서와 함께 여러 추가 인라인 예가 포함되어 있습니다.

Chrome DevTools의 WebTransport

Chrome의 DevTools는 현재 WebTransport를 지원하지 않습니다. 이 Chrome 문제에 '별표표시'하여 DevTools 인터페이스에 대한 업데이트 알림을 받을 수 있습니다.

폴리필

WebTransport의 일부 기능을 구현하는 webtransport-ponyfill-websocket이라는 polyfill (또는 사용 가능한 독립형 모듈로 기능을 제공하는 포니필)을 사용할 수 있습니다. 프로젝트의 README에 있는 제약조건을 주의 깊게 읽고 이 솔루션이 사용 사례에 적합한지 확인합니다.

개인 정보 보호 및 보안 고려사항

공신력 있는 안내는 초안 사양의 해당 섹션을 참고하세요.

의견

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자유 게시판

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감사의 말씀

이 도움말에는 WebTransport 설명 자료, 초안 사양, 관련 디자인 문서의 정보가 포함되어 있습니다. 이러한 토대를 마련해 주신 각 저자분들께 감사드립니다.

이 게시물의 히어로 이미지는 Unsplash의 Robin Pierre입니다.