REST API: 시스템 간 통신의 기본! 원리와 설계 이해하기 > 주요 프로그래밍 언어 및 라이브러리

• 목록

REST API: 시스템 간 통신의 기본! 원리와 설계 이해하기

"코딩 초보 필독! 나에게 맞는 프로그래밍 언어 선택 가이드"에서 다양한 언어들을 소개했지만, 어떤 언어로 개발하든 "시스템 간의 효율적인 통신 방법"은 현대 소프트웨어 개발에서 가장 중요한 요소 중 하나입니다. 그중에서도 **REST API (Representational State Transfer Application Programming Interface)**는 "웹 기반 시스템 간 통신의 사실상 표준"으로 자리 잡으며, 전 세계 수많은 웹 서비스, 모바일 앱, 그리고 IoT 디바이스들이 데이터를 주고받는 핵심 메커니즘으로 활용되고 있습니다.

REST API는 복잡한 시스템들을 유기적으로 연결하고, 서로 다른 언어와 플랫폼 간의 데이터 교환을 간소화하여 서비스 통합을 용이하게 합니다. 이는 마치 모든 시스템이 이해할 수 있는 "공통의 언어와 규칙"을 제공하는 것과 같습니다. 로봇 시스템이 클라우드 서버나 다른 서비스와 연동되어 지능적인 기능을 수행하거나, 로봇의 웹 기반 모니터링 시스템을 구축할 때 REST API는 필수적인 통신 방법입니다. REST API가 무엇이며, 어떤 원리를 가지는지, 그리고 어떻게 효율적으로 설계해야 하는지 자세히 살펴보겠습니다.

여러분께서 웹 서비스를 개발하거나, 로봇 시스템을 클라우드와 연동하여 AI 기능을 활용하거나, 로봇의 상태를 웹에서 모니터링하고 싶을 때 REST API는 핵심적인 통신 방식이 될 것입니다.

1. API (Application Programming Interface): 시스템 간의 약속

API: 특정 애플리케이션의 기능이나 데이터를 다른 애플리케이션에서 사용할 수 있도록 "접근 방식을 정의한 인터페이스"입니다. 쉽게 말해, "시스템 간의 상호작용을 위한 약속"이라고 할 수 있습니다. 예를 들어, 네이버 지도 API를 사용하면 여러분의 앱에서 네이버 지도의 기능을 활용할 수 있습니다.

2. REST (Representational State Transfer): 웹의 원칙을 따르는 아키텍처 스타일

REST는 2000년, 웹의 창시자 중 한 명인 로이 필딩(Roy Fielding)의 박사 논문에서 소개된 "웹 기반 분산 시스템 설계를 위한 아키텍처 스타일"입니다.  REST의 핵심은 웹의 기존 기술과 프로토콜(HTTP, URI 등)을 최대한 활용하여 확장 가능하고 유연한 시스템을 구축하는 것입니다.

2.1. REST의 핵심 원칙 (6가지)     

1.1. 클라이언트-서버 구조 (Client-Server Architecture):

서버는 API를 제공하여 데이터를 관리하고, 클라이언트는 이 API를 호출하여 서버의 데이터를 요청하고 사용합니다. 클라이언트와 서버의 역할이 명확히 분리되어 있어 독립적인 개발이 가능합니다.

1.2. 무상태성 (Stateless):

서버는 클라이언트의 각 요청을 "독립적인 요청"으로 처리합니다. 즉, 서버는 클라이언트의 이전 요청 상태를 기억하지 않습니다. 각 요청에 필요한 모든 정보를 포함해야 합니다. 이는 "서버의 확장성"을 높이는 데 기여합니다.

1.3. 캐시 가능 (Cacheable):

HTTP 프로토콜이 지원하는 캐싱 기능을 적용할 수 있습니다. 클라이언트가 이전에 요청한 데이터를 다시 요청할 때, 서버에 재요청할 필요 없이 캐시된 데이터를 사용하여 "응답 시간을 단축"하고 "서버 부하를 줄일" 수 있습니다.

1.4. 계층형 시스템 (Layered System):

클라이언트는 REST API 서버와 직접 통신하는지, 중간에 로드 밸런서, 프록시, 게이트웨이와 같은 "중간 계층 시스템"이 있는지 알 필요가 없습니다. 이는 시스템의 "유연성과 확장성"을 높입니다.

1.5. Code-On-Demand (선택 사항):

서버가 클라이언트에게 실행 가능한 코드를 전송하여 클라이언트 기능을 확장할 수 있습니다. (예: JavaScript) - 이 원칙은 필수적이지는 않습니다.

1.6. 일관된 인터페이스 (Uniform Interface):

REST의 핵심 원칙이자 가장 중요한 부분입니다. 리소스(데이터)에 대한 접근 방식을 통일하여 시스템 간의 상호작용을 "단순하고 일관되게" 만듭니다. 이는 다음 세 가지 요소로 구성됩니다.

리소스의 식별 (Resource Identification): 모든 리소스는 **URI (Uniform Resource Identifier)**로 식별됩니다. (예: /users/1, /products/nike-shoes)

표현 (Representation): 클라이언트는 리소스의 "상태 표현"을 받습니다. 데이터는 주로 JSON, XML 형태로 제공됩니다.

자기 기술적 메시지 (Self-descriptive Messages): 메시지 자체에 충분한 정보(예: HTTP 메소드, 헤더, 상태 코드)가 포함되어 있어, 클라이언트가 메시지를 해석할 수 있습니다.

HATEOAS (Hypermedia As The Engine Of Application State, 선택 사항): 리소스의 상태를 나타내는 정보 안에 다음으로 수행할 수 있는 "링크" 정보를 포함하는 방식입니다.

3. REST API: HTTP 프로토콜을 활용한 시스템 간 통신

REST는 웹의 기본 프로토콜인 HTTP를 최대한 활용합니다.

3.1. URI (Uniform Resource Identifier): 리소스 식별자

모든 리소스는 고유한 URI를 가집니다. "자원은 동사보다는 명사를, 대문자보다는 소문자를, 단수보다는 복수 명사를 사용"하여 자원의 의미를 명확히 해야 합니다.

예시:

사용자 목록: /users

특정 사용자: /users/{id} (예: /users/1)

상품 목록: /products

3.2. HTTP 메소드 (HTTP Methods): 리소스에 대한 작업 정의

URI로 식별된 리소스에 대해 어떤 작업을 수행할지 HTTP 메소드로 정의합니다. 각 메소드는 고유한 의미를 가집니다.

GET: 리소스 조회 (Read)

POST: 새로운 리소스 생성 (Create)

PUT: 리소스 전체 업데이트 (Update)

PATCH: 리소스 부분 업데이트 (Update)

DELETE: 리소스 삭제 (Delete)

예시:

GET /users: 모든 사용자 조회

GET /users/1: ID가 1인 사용자 조회

POST /users: 새로운 사용자 생성

PUT /users/1: ID가 1인 사용자 전체 정보 업데이트

DELETE /users/1: ID가 1인 사용자 삭제

3.3. 데이터 표현 (Representation): 주로 JSON/XML

클라이언트와 서버는 리소스의 상태를 표현하기 위해 주로 JSON (JavaScript Object Notation) 또는 XML (Extensible Markup Language) 형식을 사용합니다. JSON이 더 가볍고 가독성이 좋아 현재는 압도적으로 많이 사용됩니다.

예시 (JSON):

{

  "id": 1,

  "name": "김철수",

  "email": "chulsoo@example.com"

}

3.4. HTTP 상태 코드 (HTTP Status Codes): 요청 결과 알림

서버는 클라이언트의 요청 처리 결과를 HTTP 상태 코드로 응답합니다.

200 OK: 요청 성공

201 Created: 리소스 생성 성공

204 No Content: 요청 성공했지만 응답 본문 없음 (DELETE 성공 등)

400 Bad Request: 잘못된 요청 (클라이언트 오류)

401 Unauthorized: 인증 실패

403 Forbidden: 권한 없음

404 Not Found: 리소스 찾을 수 없음

500 Internal Server Error: 서버 오류

4. REST API 설계 시 고려 사항: RESTful API

REST 원칙을 준수하여 API를 설계하는 것을 RESTful API라고 합니다. 효율적이고 유지보수 가능한 RESTful API를 설계하는 것은 중요합니다.

4.1. 리소스 중심: URI는 명사를 사용하여 리소스를 명확히 식별해야 합니다. (동사 사용 금지)

Bad: /getUsers, /createUser

Good: /users

4.2. 일관된 명명 규칙: 리소스 이름은 일관된 소문자 복수형 명사를 사용하는 것이 좋습니다.

4.3. HTTP 메소드 활용: 리소스에 대한 CRUD(Create, Read, Update, Delete) 작업은 적절한 HTTP 메소드(POST, GET, PUT/PATCH, DELETE)를 사용하여 표현합니다.

4.4. 상태 코드 활용: 서버의 응답은 적절한 HTTP 상태 코드를 사용하여 클라이언트에게 명확하게 전달합니다.

4.5. 버전 관리: API 변경에 대비하여 버전을 명시합니다. (예: /v1/users)

4.6. 인증 및 보안: API 사용자를 인증하고, 민감한 데이터는 HTTPS(HTTP Secure)를 통해 암호화하여 전송합니다.

5. 로봇 시스템과 REST API (클라우드/웹 연동의 핵심)

로봇 시스템의 직접적인 실시간 제어에는 REST API보다 ROS/ROS2 토픽, 서비스, 액션과 같은 통신 방식이 더 적합합니다. 하지만 로봇이 외부 시스템과 연동되어 확장된 기능을 수행하거나, 로봇의 상태를 웹에서 모니터링/제어할 때 REST API는 필수적인 통신 방법입니다.

5.1. 클라우드 기반 AI/데이터 서비스 연동:

로봇이 엣지(Edge)에서 처리하기 어려운 복잡한 AI 기능(예: 고급 이미지 분석, 자연어 처리)을 클라우드 기반의 REST API 서버에 요청하고 결과를 받아옵니다.

로봇이 수집한 대량의 데이터를 클라우드 데이터베이스에 저장하기 위한 REST API를 사용합니다.

5.2. 웹/모바일 앱 기반 로봇 모니터링 및 제어:

로봇의 현재 상태(위치, 배터리, 에러 상태)를 REST API를 통해 웹 또는 모바일 앱으로 제공하고, 웹/모바일 앱에서 로봇에게 고수준 명령(예: 특정 임무 시작, 정지)을 내리는 API를 구축합니다.

rosbridge_server와 같은 ROS2 웹 인터페이스를 통해 ROS2 토픽 메시지를 REST API 형태로 변환하여 웹에서 접근하는 방식도 가능합니다.

5.3. 이기종 시스템 간 통합:

ROS2 기반 로봇 시스템과 기존의 MES(생산 관리 시스템), ERP(전사적 자원 관리) 시스템 등 다른 IT 시스템 간의 데이터 연동 및 통합을 위해 REST API가 사용됩니다.

5.4. IoT 디바이스 통합:

REST API를 사용하여 로봇이 IoT 플랫폼에 연결된 다른 스마트 디바이스와 통신하고 제어하는 시나리오를 구현할 수 있습니다.

REST API는 "웹 기반 시스템 간 통신의 사실상 표준"으로서, 웹 서비스, 모바일 앱, IoT 디바이스 등 다양한 시스템들이 데이터를 주고받는 핵심 메커니즘입니다. REST의 원리를 이해하고 효율적으로 RESTful API를 설계하는 것은 "확장 가능하고 유연하며 유지보수 가능한 시스템"을 구축하는 데 필수적인 역량입니다. 여러분께서 웹 서비스를 개발하거나, 로봇 시스템을 클라우드나 다른 서비스와 연동하여 지능적인 기능을 수행하고 싶을 때 REST API는 강력한 통신 방법이 될 것입니다.