TCP, UDP

1. TCP(Transmission Control Protocol)

 

       인터넷상에서 데이터를 메세지의 형태로 보내기 위해 IP와 함께 사용하는 프로토콜

 

 

[ TCP 특징 ]

• 연결형 서비스로 가상 회선 방식을 제공한다.
• 바이트 스트림을 통한 연결 (데이터의 경계를 구분하지 않음)
• 3-way handshaking과정을 통해 연결을 설정하고 4-way handshaking을 통해 해제한다.
• 흐름 제어 Flow Control 및 혼잡 제어. Congestion Control
• 순서 보장
• 높은 신뢰성을 보장한다.
• UDP보다 속도가 느리다.
• 전이중(Full-Duplex), 점대점(Point to Point) 방식.
• 일대일 통신(유니캐스트)

 

흐름제어 : 

 

데이터 처리 속도를 조절하여 수신자의 버퍼 오버플로우를 방지

송수신 하는 곳에서 감당 안될 만큼 많은 데이터를 빠르게 보내 수신하는 곳에서 문제가 일어나는 것을 막음

윈도우 크기 값을 통해 수신량을 정할 수 있음

 

혼잡 제어 :

네트워크 내의 패킷 수가 넘치게 증가하지 않도록 방지

정보의 소통량이 과다하면 패킷을 조금만 전송하여 혼잡붕괴현상이 일어나는 것을 막는다.

 

3WH : 목적지와 수신지를 확실히 하여 정확한 전송을 보장하기 위해서 세션을 수립하는 과정 (세션 : 인터넷 환경에서 컴퓨터 간의 대화를 위한 논리적 연결)

 

* TCP의 3-way Handshaking 과정

[STEP 1]

A클라이언트는 B서버에 접속을 요청하는 SYN 패킷을 보낸다. 이때 A클라이언트는 SYN 을 보내고 SYN/ACK 응답을 기다리는SYN_SENT 상태가 되는 것이다.

 

[STEP 2] 

B서버는 SYN요청을 받고 A클라이언트에게 요청을 수락한다는 ACK 와 SYN flag 가 설정된 패킷을 발송하고 A가 다시 ACK으로 응답하기를 기다린다. 이때 B서버는 SYN_RECEIVED 상태가 된다.

 

[STEP 3]

A클라이언트는 B서버에게 ACK을 보내고 이후로부터는 연결이 이루어지고 데이터가 오가게 되는것이다. 이때의 B서버 상태가 ESTABLISHED 이다.

위와 같은 방식으로 통신하는것이 신뢰성 있는 연결을 맺어 준다는 TCP의 3 Way handshake 방식이다.

 

* TCP의 4-way Handshaking 과정

[STEP 1]

클라이언트가 연결을 종료하겠다는 FIN플래그를 전송한다.

 

[STEP 2] 

서버는 일단 확인메시지를 보내고 자신의 통신이 끝날때까지 기다리는데 이 상태가 TIME_WAIT상태다.

 

[STEP 3]

서버가 통신이 끝났으면 연결이 종료되었다고 클라이언트에게 FIN플래그를 전송한다.

 

[STEP 4]

클라이언트는 확인했다는 메시지를 보낸다.

그런데 만약 "Server에서 FIN을 전송하기 전에 전송한 패킷이 Routing 지연이나 패킷 유실로 인한 재전송 등으로 인해 FIN패킷보다 늦게 도착하는 상황"이 발생한다면 어떻게 될까요? 

 

Client에서 세션을 종료시킨 후 뒤늦게 도착하는 패킷이 있다면 이 패킷은 Drop되고 데이터는 유실될 것입니다. 

이러한 현상에 대비하여 Client는 Server로부터 FIN을 수신하더라도 일정시간(디폴트 240초) 동안 세션을 남겨놓고 잉여 패킷을 기다리는 과정을 거치게 되는데 이 과정을 "TIME_WAIT" 라고 합니다.

ACK 제어비트

• ACK는 송신측에 대하여 수신측에서 긍정 응답으로 보내지는 전송 제어용 캐릭터
• ACK 번호를 사용하여 패킷이 도착했는지 확인한다.
• -> 송신한 패킷이 제대로 도착하지 않았으면 재송신을 요구한다.

SYN

 

연결 설정 요구, 동기화 시퀀스 번호, 양쪽이 보낸 최초의 패킷에만 이 플래그가 설정되어 있어야 한다.

 

FIN

 

더 이상 전송할 데이터가 없을 때 연결 종료 의사 표시

 

2. UDP(User Datagram Protocol)

 

데이터를 데이터그램 단위로 처리하는 프로토콜

 

 

즉, 연결을 위해 할당되는 논리적인 경로가 없는데,

그렇기 때문에 각각의 패킷은 다른 경로로 전송되고, 각각의 패킷은 독립적인 관계를 지니게 되는데 이렇게 데이터를 서로

다른 경로로 독립적으로 처리하게 되고, 이러한 프로토콜을 UDP라고 합니다. 

 

 

[ UDP 특징 ]

• 비연결형 서비스로 데이터그램 방식을 제공한다
• 정보를 주고 받을 때 정보를 보내거나 받는다는 신호절차를 거치지 않는다.
• UDP헤더의 CheckSum 필드를 통해 최소한의 오류만 검출한다.
• 신뢰성이 낮다
• TCP보다 속도가 빠르다
• 데이터의 경계를 구분함(Datagram Service)
•  

 

UDP는 비연결형 서비스이기 때문에, 연결을 설정하고 해제하는 과정이 존재하지 않습니다. 서로 다른 경로로 독립적으로

처리함에도 패킷에 순서를 부여하여 재조립을 하거나 흐름 제어 또는 혼잡 제어와 같은 기능도 처리하지 않기에 TCP보다

속도가 빠르며 네트워크 부하가 적다는 장점이 있지만 신뢰성있는 데이터의 전송을 보장하지는 못합니다. 그렇기 때문에

신뢰성보다는 연속성이 중요한 서비스 예를 들면 실시간 서비스(streaming)에 자주 사용됩니다.

 

[ UDP 서버의 특징 ]

• UDP에는 연결 자체가 없어서(connect 함수 불필요) 서버 소켓과 클라이언트 소켓의 구분이 없다.
• 소켓 대신 IP를 기반으로 데이터를 전송한다.
• 서버와 클라이언트는 1대1, 1대N, N대M 등으로 연결될 수 있다.
• 데이터그램(메세지) 단위로 전송되며 그 크기는 65535바이트로, 크기가 초과하면 잘라서 보낸다.
• 흐름제어(flow control)가 없어서 패킷이 제대로 전송되었는지, 오류가 없는지 확인할 수 없다.
• 파일 전송과 같은 신뢰성이 필요한 서비스보다 성능이 중요시 되는 경우에 사용된다.

UPD Header 정보