🤝🏻 Stateful과 Stateless

Stateful (상태 유지)

Stateful : 클라이언트-서버 관계에서, 서버가 클라이언트의 상태를 보존함

• 클라이언트와 서버가 데이터 송수신을 통해 단계별 작업을 진행할 때, 서버는 이전 단계에서 클라이언트가 제공한 정보를 저장한다. 이후 단계에서도 이 데이터를 사용해 상태를 유지한다.
• 예시 : 웹사이트에 로그인한 후 페이지를 이동해도 서버가 클라이언트의 로그인 상태를 유지(기억)하고 있기 때문에 로그인이 풀리지 않고 계속 유지되는 것.
• 상태 저장 위치 : 클라이언트의 상태를 기억하기 위해서는 특정 저장소에 정보가 보존된다. 이는 보통 브라우저의 쿠키(Cookie)에 저장되거나 서버의 세션(Session) 메모리에 저장되어 상태가 유지된다.

Stateful 한 프로토콜 : TCP 3-way handshaking

이미지 출처 : https://www.techopedia.com/definition/10339/three-way-handshake

1. SYN 패킷 전송 (클라이언트 → 서버)
   • 클라이언트가 서버에 연결 요청하며 SYN 패킷을 전송
   • 이때 클라이언트는 SYN_SENT 상태로 들어가며, 서버로부터 응답을 기다림
2. SYN-ACK 패킷 전송 (서버 → 클라이언트)
   • 서버는 클라이언트의 SYN 패킷을 수신하고 연결 요청을 승인
   • 서버는 클라이언트에게 자신의 SYN과 응답 ACK를 포함한 SYN-ACK 패킷을 전송
   • 이 과정에서 서버는 SYN_RECEIVED 상태가 됨
3. ACK 패킷 전송 (클라이언트 → 서버)
   • 클라이언트는 서버의 SYN_ACK 패킷을 수신하고, 서버에 ACK 패킷을 보내 연결을 최종 확립
   • 이 패킷이 서버에 도달하면, 서버와 클라이언트 모두 ESTABLISHED 상태가 되어 데이터 전송이 가능한 연결 상태로 들어감

Stateful의 단점

• 서버 장애 시 문제 : 특정 서버에 클라이언트 상태가 저장되기 때문에, 해당 서버가 중단되거나 사용할 수 없게 되면 문제가 생긴다. 다른 서버로 전환되더라도 새로운 서버에는 이전 상태값이 없기 때문이다.
• 서버 부담 ⬆️ : 서버가 클라이언트 상태를 보존하기 위해 메모리를 사용하므로, 많은 사용자를 동시에 처리할 경우 서버의 부담이 커진다.

Stateless (무상태)

Stateless : 클라이언트-서버 관계에서, 서버가 클라이언트의 상태를 보존하지 않음

• 서버의 역할 : 단순히 클라이언트 요청에 대한 응답만을 수행하며, 이전 요청의 상태를 저장하지 않는다. 상태 정보는 전적으로 클라이언트가 관리한다.
• 즉, 클라이언트와 서버 간의 통신에 필요한 모든 상태 정보들은 클라이언트가 가지고 있다가 서버에 요청할 때 함께 전송
• 서버 부담 ⬇️ : 서버는 상태를 저장할 필요가 없어 상태 관리에 따른 부담이 줄어들고, 더 많은 요청을 효율적으로 처리할 수 있음
• 안정성 ⬆️ : 서버가 상태를 유지하지 않기 때문에, 특정 서버가 중단되더라도 다른 서버가 이어서 응답을 처리할 수 있어 안정성이 높다.

Stateless한 프로토콜 : UDP, HTTP

대표적인 Stateless 프로토콜로 UDP와 HTTP가 있다.

• UDP
  • TCP와의 차이점 : UDP는 TCP와 달리 3-way 핸드셰이크 같은 연결 확인 절차 없이 데이터가 곧바로 전송됨
  • 서버는 클라이언트와의 연결 상태를 관리하지 않고, 클라이언트가 보낸 데이터의 수신 여부도 확인하지 않는다. 따라서 서버는 클라이언트의 세션 정보 없이 데이터를 받는 즉시 응답한다.
  • 위와 같은 이유로 빠른 전송이 가능하여 실시간 통신이 중요한 애플리케이션 (스트리밍 등)에 자주 사용된다.
• HTTP
  • 기본적으로 무상태로 작동하여 각 요청이 독립적으로 처리됨
  • 브라우저가 서버에 요청을 보낼 때마다 새로 연결을 하고, 데이터를 전송한 뒤 연결을 끊음
  • 쿠키와 세션 같은 추가 기술을 통해 Stateful한 방식도 가능

Stateless 단점

• 많은 데이터 소모 : 클라이언트가 요청할 때마다 필요한 모든 상태 정보를 포함해야 하므로 Stateful 방식보다 더 많은 데이터가 전송됨

Stateless와 토큰

Stateless 방식에선 서버가 클라이언트의 상태를 저장하지 않고 요청에 대한 응답만을 수행하기 때문에 서버 부하가 줄어드는 장점이 있다.

하지만 로그인 유지와 같은 기능을 위해 상태 저장이 필요한 경우가 생기기도 한다.

이때 Stateless 특징을 유지하면서도 로그인 상태를 유지할 수 있게 하는 기술이 바로 JWT 토큰이다.

주로 HTTP 요청의 헤더에 JWT를 포함하여 클라이언트가 서버에 보낸다. 서버는 매 요청에서 JWT를 확인해 사용자를 인증한다.

🔗 참고 자료 및 링크

• https://inpa.tistory.com/entry/WEB-📚-Stateful-Stateless-정리#Stateless와_http/_rest
• https://wooono.tistory.com/366