Cookie & Session
in Web
소프트웨어 마에스트로 14기 팀 프로젝트에서 나는 백엔드 파트를 담당하여 Spring Boot를 통한 API 서버 개발을 하게 되었다. 개발을 하던 중 쿠키와 세션에 대한 이해가 부족하다는 것을 깨닫고 이 게시글을 작성하게 되었다.
쿠키나 세션을 사용하는 이유
HTTP 프로토콜의 특성 및 약점을 보완하기 위해서 쿠키 또는 세션을 사용한다. 기본적으로 HTTP 환경은 connectionless, stateless한 특성을 가지기 때문에 서버는 클라이언트가 누구인지 매번 확인해야 한다. 이 특성을 보완하기 위해 쿠키와 세션을 사용하게 된다.
Connectionless
- 클라이언트가 요청을 한 후 응답을 받으면 그 연결을 끊어 버리는 특징
- HTTP는 먼저 클라이언트가 요청(request)을 서버에 보내면, 서버는 클라이언트에게 요청에 맞는 응답(response)를 보내고 연결을 끊음
- 헤더에 keep-alive라는 값을 줘서 커넥션을 재활용하는데 HTTP1.1에서는 이것이 디폴트임
- HTTP가 TCP 위에서 구현되었기 때문에(TCP는 연결지향, UDP는 비연결지향), 네트워크 관점에서 keep-alive는 옵션으로 Connectionless의 연결비용을 줄이는 것을 장점으로 비연결지향이라 함
Stateless
- 통신이 끝나면 상태를 유지하지 않는 특징
- 연결을 끊는 순간 클라이언트와 서버의 통신이 끝나며 상태 정보는 유지하지 않는 특성이 있음
- 쿠키와 세션은 위의 두 가지 특징을 해결하기 위해 사용함
- ex) 쿠키와 세션을 사용하지 않으면 쇼핑몰에서 옷을 구매하려고 로그인을 했음에도, 페이지를 이동할 때 마다 계속 로그인을 해야 함
- 쿠키와 세션을 사용했을 경우, 한 번 로그인을 하면 어떠한 방식에 의해서 그 사용자에 대한 인증을 유지하게 됨
Cookie
정의
- 쿠키는 클라이언트(브라우저) 로컬에 저장되는 키와 값이 들어있는 작은 데이터 파일
- 사용자 인증이 유효한 시간을 명시할 수 있으며, 유효 시간이 정해지면 브라우저가 종료되어도 인증이 유지된다는 특징이 있음
- 쿠키는 클라이언트의 상태 정보를 로컬에 저장했다가 참조
- 클라이언트에 300개까지 쿠키 저장 가능, 하나의 도메인 당 20개의 값만 가질 수 있음, 하나의 쿠키 값은 4KB까지 저장
- Response Header에 Set-Cookie 속성을 사용하면 클라이언트에 쿠키를 만들 수 있음
- 쿠키는 사용자가 따로 요청하지 않아도 브라우저가 Request 시에 Request Header를 넣어서 자동으로 서버에 전송
쿠키의 구성 요소
- 이름 : 각각의 쿠키를 구별하는 데 사용되는 이름
- 값 : 쿠키의 이름과 관련된 값
- 유효시간 : 쿠키의 유지시간
- 도메인 : 쿠키를 전송할 도메인
- 경로 : 쿠키를 전송할 요청 경로
쿠키의 동작 방식
- 클라이언트가 페이지를 요청
- 서버에서 쿠키를 생성
- HTTP 헤더에 쿠키를 포함시켜 응답
- 브라우저가 종료되어도 쿠키 만료 기간이 있다면 클라이언트에서 보관하고 있음
- 같은 요청을 할 경우 HTTP 헤더에 쿠키를 함께 보냄
- 서버에서 쿠키를 읽어 이전 상태 정보를 변경할 필요가 있을 때 쿠키를 업데이트하여 변경된 쿠키를 HTTP 헤더에 포함시켜 응답
사용 예시
- 방문 사이트에서 로그인 시, “아이디와 비밀번호를 저장하시겠습니까?”
- 쇼핑몰의 장바구니 기능
- 자동로그인, 팝업에서 “오늘 더 이상 이 창을 보지 않음” 체크, 쇼핑몰의 장바구니
세션
정의
- 세션은 쿠키를 기반하고 있지만, 사용자 정보 파일을 브라우저에 저장하는 쿠키와 달리 세션은 서버 측에서 관리함
- 서버에서는 클라이언트를 구분하기 위해 세션 ID를 부여하며 웹 브라우저가 서버에 접속해서 브라우저를 종료할 때까지 인증상태를 유지함
- 물론 접속 시간에 제한을 두어 일정 시간 응답이 없다면 정보가 유지되지 않게 설정이 가능
- 사용자에 대한 정보를 서버에 두기 때문에 쿠키보다 보안에 좋지만, 사용자가 많아질수록 서버 메모리를 많이 차지하게 됨
- 즉 동접자 수가 많은 웹 사이트인 경우 서버에 과부하를 주게 되므로 성능 저하의 요인이 됨
- 클라이언트가 Request를 보내면, 해당 서버의 엔진이 클라이언트에게 유일한 ID를 부여하는 데 이것이 세션 ID
세션의 동작 방식
- 클라이언트가 서버에 접속 시 세션 ID를 발급 받음
- 클라이언트는 세션 ID에 대해 쿠키를 사용해서 저장하고 가지고 있음
- 클라이언트는 서버에 요청할 때, 이 쿠키의 세션 ID를 같이 서버에 전달해서 요청
- 서버는 세션 ID를 전달받아서 별다른 작업없이 세션 ID로 세션에 있는 클라이언트 정보를 가져와서 사용
- 클라이언트 정보를 가지고 서버 요청을 처리하여 클라이언트에게 응답
세션의 특징
- 각 클라이언트에게 고유 ID를 부여
- 세션 ID로 클라이언트를 구분해서 클라이언트의 요구에 맞는 서비스를 제공
- 보안 면에서 쿠키보다 우수
- 사용자가 많아질수록 서버 메모리를 많이 차지하게 됨
세션의 사용 예
- 로그인 같이 보안 상 중요한 작업을 수행할 때 사용
쿠키와 세션의 차이
- 쿠키와 세션은 비슷한 역할을 하고, 동작 원리도 비슷함 => 세션도 결국 쿠키를 사용함
- 사용자의 정보가 저장되는 위치
- 쿠키는 서버의 자원을 전혀 사용하지 않음
- 세션은 서버의 자원을 사용함
- 보안
- 세션이 더 우수
- 쿠키는 클라이언트 로컬에 저장되기 때문에 변질되거나 request에서 스니핑 당할 우려가 있어서 보안에 취약
- 세션은 쿠키를 이용해서 sessionid만 저장하고 그것으로 구분해서 서버에서 처리하기 때문에 비교적 보안성이 좋음
- 라이프 사이클
- 쿠키도 만료기한이 있지만 파일로 저장되기 때문에 브라우저를 종료해도 계속해서 정보를 남길 수 있음. 또한 만료기간을 넉넉하게 잡아두어 쿠키를 삭제할 때까지 유지할 수도 있음
- 세션도 만료시간을 정할 수 있지만 브라우저가 종료되면 만료시간에 상관없이 삭제됨. 크롬에서 다른 탭을 사용해도 세션을 공유함. 다만 다른 브라우저 사용 시 다른 세션을 사용할 수 있음
- 속도
- 쿠키에 정보가 있기 때문에 서버에 요청 시 속도가 빠름
- 세션은 정보가 서버에 있기 때문에 처리가 요구되어 비교적 느린 속도를 가짐
쿠키/세션은 캐시와 엄연히 다름
- 캐시는 이미지나 css, js 파일 등을 브라우저나 서버 앞 단에 저장해놓고 사용하는 것
- 캐시에 한 번 저장이 되면 브라우저를 참고하기 때문에 서버에서 변경이 되어도 사용자는 변경되지 않게 보일 수 있음
- 이런 부분을 캐시를 지워주거나 서버에서 클라언트로 응답을 보낼 때 header에 캐시 만료시간을 명시하는 방법 등을 사용할 수 있음
- 보통 쿠키와 세션의 차이를 물어볼 때 저장위치와 보안에 대해서는 잘 말하는데 사실 중요한 것은 라이프사이클을 얘기하는 것
JSESSIONID
정의
- 톰캣 컨테이너에서 세션을 유지하기 위해 발급하는 키
- 상태를 저장하기 위해서 톰캣은 JSESSIONID 쿠키를 클라이언트(브라우저)에게 발급해주고 이 값을 통해 세션을 유지할 수 있도록 함
Session에서 Key가 같더라도 값을 구분해서 가져오는 것이 가능한 이유
@PostMapping("/login")
public ResponseEntity<Message> login(@RequestBody LoginDTO loginDTO, HttpSession httpSession) {
httpSession.setAttribute("user", loginDTO.userId);
}
위와 같이 Key를 ‘user’라는 이름으로 지정하더라도 user를 구분해서 가져오는 것이 가능하다.
Postman에서 로그인을 시도하면 Cookie에 JSESSIONID가 포함되어서 응답으로 오는 것을 볼 수 있다.
@GetMapping("/user")
public ResponseEntity<Message> read(HttpSession httpSession) {
httpSession.getAttribute("user", loginDTO.userId);
}
마찬가지로 GET 방식으로 세션을 조회하는 API를 호출하더라도 동일한 Cookie가 저장된 것을 확인할 수 있다.
동작 순서
클라이언트(웹 브라우저 사용자)가 처음으로 웹 어플리케이션을 방문하거나 request.getSession()을 통해 HttpSession을 처음으로 가져오면 서블릿 컨테이너는 새로운 HttpSession 객체를 생성하고, 길고 unique한 ID를 생성 후 서버의 메모리에 저장한다.
- 서플릿 컨테이너는 JSESSIONID란 이름을 key로, 생성한 session ID를 value로 하여 HTTP 응답의 set-Cookie header에 cookie로 설정한다.
브라우저는 다음 요청부터 Request Headers에 JSESSIONID를 담아서 서버로 요청을 보낸다.
- 서블릿 컨테이너는 들어오는 모든 HTTP request의 cookie header에서 JSESSIONID라는 이름의 cookie가 있는지 확인하고 해당 값(session ID)을 활용하여 서버의 메모리에 저장된 HttpSession을 가져옴
