QUIC(약어가 아님)은 독특한 존재이지만, 인터넷의 오랜 문제를 다수 해결하고 TCP, TLS, SCTP, IPSec 및 HTTP/2가 제공하는 이점 대부분을 아우르는 새로운 전송 프로토콜로 이해하는 것이 가장 적절합니다. HTTP/3라는 새로운 버전의 HTTP는 TCP/TLS 대신 UDP/QUIC에서 작동하도록 설계되었습니다.
Google은 이르면 2014년부터 자사의 브라우저와 웹 서버에 QUIC 기반 HTTP의 초기 버전을 배포했습니다. IETF 표준화 절차는 2016년에 시작되었습니다. 수많은 발전과 데이터 수집을 거쳐 2021년 초에 첫 번째 RFC 문서들이 발표될 예정입니다. F5를 비롯한 여러 주요 인터넷 기업은 QUIC을 사용하는 제품을 출시했거나 자사 인프라에 QUIC을 도입했습니다. 2020년 10월 기준으로 Facebook 트래픽의 75%가 HTTP/3 및 QUIC을 통해 전송되었습니다.
이러한 초기 배포 사례와 IETF에서 QUIC 기반의 새로운 표준을 향한 열기는 QUIC가 인터넷상의 최첨단 애플리케이션을 위한 중요하고 어쩌면 지배적인 기반 기술이 될 것임을 시사합니다.
기술 개요—왜 QUIC인가?
그림 1은 QUIC이 어떤 역할을 하는지 독자가 대략적으로 이해할 수 있게 해 줍니다. 하지만 이러한 기능적 분해만으로는 업계의 얼리 어답터들이 QUIC으로 전환하는 이유를 명확히 알 수 없습니다:
- 지연 시간 단축. 웹과 유사한 데이터 전송에서는 TCP용 핸드셰이크, TLS용 핸드셰이크(최소 1회), HTTP 요청/응답용 핸드셰이크라는 세 계층의 핸드셰이크로 인한 지연 시간이 큰 비중을 차지합니다. 최근 TCP/TLS 기술의 발전으로 이론상 이를 한 번의 왕복 통신으로 줄일 수 있지만, 실제로는 제대로 작동하는 경우가 드뭅니다. QUIC은 이를 한 번, 많아도 두 번의 왕복 통신으로 줄입니다.
- 스트림. HTTP/2와 마찬가지로 QUIC는 애플리케이션에 여러 바이트 스트림을 제공하여 동일한 연결을 통해 전송되는 개념적으로 구분된 데이터의 독립성을 높입니다. 이를 전송 계층에서 처리하면 이러한 독립성이 더욱 향상됩니다. 스트림은 스트리밍 동영상 전송에 자연스럽게 부합하며, 주요 인터넷 콘텐츠 제공업체들은 QUIC를 통한 스트리밍 제공을 빠르게 추진하고 있습니다.
- 향상된 패킷 손실 대응. QUIC의 설계는 패킷 손실을 감지하고 복구하는 TCP의 기능을 개선합니다. 또한 순서대로 정렬된 단일 바이트 스트림 대신 다중화된 스트림을 제공하므로, 한 객체가 포함된 패킷이 손실되더라도 다른 객체의 전송이 지연되지 않습니다.
- 멀티호밍. MPTCP 및 SCTP와 마찬가지로 QUIC 연결은 각 엔드포인트의 여러 IP 주소와 연결될 수 있습니다. 이러한 프로토콜과 달리 QUIC는 익숙하지 않은 프로토콜 번호와 TCP 헤더 옵션을 차단하는 인터넷 환경에서도 통신에 성공할 가능성이 높습니다.
- 보안 및 개인정보 보호. QUIC은 전송 계층의 상위 계층이 아니라 전송 계층 자체에서 암호화를 적용합니다. 전체 UDP 페이로드가 인증되므로 중간자가 내용을 몰래 변경할 수 없으며, 거의 모든 전송 정보가 암호화됩니다. 이에 따른 파급 효과만으로도 별도의 백서를 작성할 수 있을 정도입니다. 요약하자면, 개인정보 보호 특성이 크게 향상되고 TCP가 제공하는 공격 표면이 사실상 제거됩니다. IPSec과 달리, QUIC은 현재 웹 규모에서 실제로 사용되고 있습니다. 또한 다음과 같은 이점도 있습니다.
- 확장성. TCP는 설계자가 확장을 위한 공간을 제한적으로 남겨 둔 데다 미들박스가 기존 TCP 동작을 강제하기 때문에 변경하기 어렵습니다. QUIC은 명시적인 버전 관리와 미들박스에 대한 불투명성을 결합하여 전송 계층의 지속적인 혁신을 가능하게 합니다. 이를 통해 향후 사용 사례를 지원하고, 궁극적으로 TCP보다 대용량 데이터 전송 용량을 개선할 수 있습니다.
일부 애플리케이션이 QUIC으로 전환하지 않을 수 있는 데에는 관성 외에도 두 가지 이유가 있습니다:
- 복잡성: 단일 바이트 스트림만 필요하고 암호화를 중요하게 여기지 않는 애플리케이션에는 이러한 기능과 관련된 추가 작업 부담이 필요하지 않습니다.
- 미들박스: 무시할 수 없는 비율의 인터넷 경로에서는 UDP가 허용되지 않습니다. HTTP/3는 이러한 경로에서 TCP로 대체할 수 있도록 설계되었지만, 결국 주요 웹사이트(Google, Facebook 등)의 성능에 미치는 영향으로 인해 감시를 원하는 국가가 달리 의무화하는 경우를 제외하면, 원인이 되는 장비는 도태될 가능성이 높습니다.
인터넷을 집어삼키고 있다
Google Chrome, Google App Clients 및 Facebook 앱은 이미 HTTP/3를 지원합니다. Safari, Edge 및 Firefox에도 HTTP/3가 구현되어 있지만, 현재는 기본적으로 비활성화되어 있습니다.
서버 측에서는 Google, Microsoft, Facebook, Apple, Cloudflare, LiteSpeed, F5 BIG-IP, NGINX, Fastly, Akamai의 구현 및/또는 배포가 이미 출시되었거나 출시를 앞두고 있습니다. 최근 유럽의 한 주요 ISP는 자사 패킷의 20%가 QUIC이라고 보고했습니다. 2021년 2월 기준으로 웹사이트의 약 5%가 HTTP/3를 사용하고 있지만 RFC가 공개되면 이 비율이 증가할 것으로 예상됩니다.
또한 표준화 기구에서는 QUIC을 HTTP 이외의 사용 사례로 확장하기 위한 작업이 활발히 진행되고 있습니다. IETF의 표준 초안에서는 QUIC을 통한 DNS, WebSocket, SIP, TCP 및 UDP 터널을 제안하고 있습니다. QUIC은 5G 아키텍처에 완전히 통합되기에는 다소 늦었지만, 서비스 제공업체가 QUIC에 큰 관심을 보이고 있으며 활용 가능성도 분명합니다. 마지막으로 HTTP/2와 HTTP/3의 상위 API는 매우 유사하므로, HTTP/2에서 실행되는 모든 프로토콜이나 애플리케이션을 TCP 대신 HTTP/3와 QUIC에서 실행되도록 쉽게 포팅할 수 있습니다.
위협과 기회
QUIC과 HTTP/3는 다양한 시장을 재편할 것입니다. 고성능 웹사이트와 애플리케이션은 생태계가 완전히 성숙하면 HTTP/3와 QUIC으로 전환할 강력한 동기를 갖게 될 것이며, 고객들이 HTTP/2를 도입했던 것과 비슷한 속도로 HTTP/3 지원을 요구할 것으로 예상합니다.
보안 제품은 QUIC가 주도하는 인터넷 환경에 맞춰 근본적으로 재평가되어야 합니다. TLS 세션 키에 액세스하지 않고는 패킷 검사가 훨씬 더 어려운데, 일반적으로 이 키에 액세스하려면 해당 도메인의 비공개 키를 보유해야 합니다. 따라서 단일 기능 장비를 여러 개 사용하는 방식보다 애플리케이션 수준 프록시와 통합된 보안 솔루션의 가치가 더욱 높아집니다.
또한, 기존의 DDoS 방어 체계도 개선이 필요합니다. 패킷 식별과 검사가 더 어려워졌을 뿐만 아니라, TCP SYN 쿠키가 중간 장치에서 쉽게 위조할 수 없는 ‘재시도 패킷’으로 대체되었습니다. 서버가 재시도 패킷의 생성과 검증을 다른 시스템에 맡길 수 있도록 조정하는 표준 방식이 있지만, 이 역시 개발 작업이 필요합니다.
기존의 계층 4 부하 분산은 주소나 포트가 변경된 흐름을 동일한 흐름으로 인식해 같은 서버로 라우팅할 수 없으므로 QUIC 주소 마이그레이션을 방해합니다. 이 문제 역시 표준에 따라 연동하여 해결할 수 있지만, 투자가 필요합니다.
IETF의 MASQUE 워킹 그룹은 QUIC를 통한 범용 트래픽 터널링을 연구하고 있으며, 이는 차세대 VPN 방식의 기반이 될 수 있습니다. QUIC는 TCP 기반 TLS보다 임의의 흐름을 다중화하는 데 훨씬 더 적합합니다. 또한 이러한 터널은 웹 규모의 암호화 기술을 활용해 IPSec 터널을 대체함으로써 일부 서비스 제공업체의 활용 사례를 개선할 수 있으며, 사용자의 명시적인 동의를 받아 모바일 링크 유형에 맞게 QUIC 연결을 최적화하는 방법까지 제공할 수 있습니다.
QUIC에는 새로운 네트워크 측정 및 분석 도구가 필요합니다. TCP 지연 시간과 손실을 측정할 수 있었던 시스템은 이러한 신호를 사용할 수 없지만, 네트워크에 제공되는 명시적 지연 시간 신호가 있으며 다른 신호도 추가될 수 있습니다. 전송 정보가 암호화로 더 많이 숨겨지면서 패킷 캡처의 유용성은 떨어집니다. 하지만 많은 QUIC 구현이 따르는 새롭게 부상하는 표준 로깅 형식이 있으며, 이를 활용하기 위한 분석 도구가 개발되고 있습니다.
F5는 관련 동향을 면밀히 주시하고 있습니다
F5 직원들은 수년간 IETF의 표준화 활동을 모니터링해 왔으며, 고객에게 도움이 될 것으로 판단되는 부분에 기여해 왔습니다. BIG-IP는 초기부터 QUIC 및 HTTP/3 초안 릴리스를 추적해 왔으며, 여기에는 TMOS v15.1.0.1 이후의 공개 릴리스도 포함됩니다. NGINX는 HTTP/3 알파 릴리스를 제공하고 있으며, 곧 메인라인에 통합할 예정입니다.
당사는 이 분야의 동향을 지속적으로 주시하고, 이러한 프로토콜이 제공하는 새로운 기능을 반영한 혁신적인 신제품을 개발해 나갈 것입니다.
결론
QUIC은 업계 전반의 폭넓은 지지를 받고 있으며, 인터넷을 통해 비즈니스 가치를 제공하는 대부분의 애플리케이션을 뒷받침하는 기반이 될 잠재력을 지니고 있습니다. 인터넷을 통해 애플리케이션을 제공하는 모든 조직은 이러한 프로토콜이 가져올 새로운 위협과 기회에 대응하기 위해 운영 방식을 어떻게 바꿔야 할지 고민하기 시작해야 합니다.
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