TCP & UDP

네트워크 계층들 중, 전송 계층에서 사용하는 프로토콜에 대해 정리해보려고 한다.

 

전송계층

> 송신자와 수신자를 연결하는 통신서비스를 제공하는 계층 (데이터의 전달을 담당)

> 데이터를 보내기 위해 TCP 혹은 UDP 프로토콜을 사용함.

 

 

OSI 7layer와 TCP/IP 4layer

 

TCP(Transmission Control Protocol)

TCP를 해석하면 전송을 제어하는 프로토콜(규약)이라는 뜻임. 이는 아래의 정의와 유사함

 

> 인터넷상에서 데이터를 메세지의 형태로 보내기 위해 IP와 함께 사용하는 프로토콜

 

일반적으로 TCP는 IP와 함께 사용하는데, IP가 데이터의 배달을 처리하면 TCP는 패킷을 추적 및 관리하게 됨

 

[ TCP 특징 ]

> 연결 지향 방식

> 3-way handshake 과정을 통해 연결을 설정한 뒤, 4-way handshake를 통해 해제함

> 흐름 제어 및 혼잡 제어

> 패킷의 전달 및 패킷 전달순서를 보장함

> 높은 신뢰성을 보장

> UPD보다 속도가 느림

 

위와 같은 이유로, TCP는 연속성보다 신뢰성있는 전송이 중요할 때에 주로 사용합니다.
예) 파일 전송

 

Q) 3- way handshake란? 작동 순서는?

3 Way-Handshake 란 전송 제어 프로토콜(TCP)에서 통신을 하는 장치간 서로 연결이 잘 되어있는지 확인하는 과정, 방법입니다. 

3-way handshake의 기본 동작 원리는 3번의 연결 요청이 이루어지고난 다음에 연결이 이루어지게 됩니다. 1. 클라이언트는 서버와 커넥션을 연결하기 위해 SYN을 보내면, 2. 서버는 클라이언트에게 받았다는 신호와 포트를 열어달라는 ACK + SYN을 같이 보내게 되고, 3. 서버로부터 SYN+ACK를 받은 클라이언트는 연결 맺음에 대한 ACK 를 보내게 됨으로써 연결이 이루어지게 됩니다.

 

Q) 패킷(Packet)이란?

인터넷 내에서 데이터를 보내기 위한 경로배정(라우팅)을 효율적으로 하기 위해서 데이터를 여러 개의 조각들로 나누어 전송을 하는데 이때, 이 조각을 패킷이라고 합니다.

 

Q) TCP는 패킷을 어떻게 추적 및 관리하나요?

위에서 데이터는 패킷단위로 나누어 같은 목적지(IP계층)으로 전송된다고 설명하였습니다. 예를 들어 한줄로 서야하는 A,B,C라는 사람(패킷)들이 서울(발신지)에서 출발하여 부산(수신지)으로 간다고 합시다. 그런데 A,B,C가 순차적으로 가는 상황에서 B가 길을 잘못 들어서 분실되었다고 합시다. 하지만 목적지에서는 A,B,C가 모두 필요한지 모르고 A,C만 보고 다 왔다고 착각할 수 있습니다. 그렇기 때문에 A,,B,C라는 패킷에 1,2,3이라는 번호를 부여하여 패킷의 분실 확인과 같은 처리를 하여 목적지에서 재조립을 합니다. 이런 방식으로 TCP는 패킷을 추적하며, 나누어 보내진 데이터를 받고 조립을 할 수 있습니다.

 

 

UDP(User Datagram Protocol)

UDP를 해석하면 사용자 데이터그램 프로토콜(규약)이라는 뜻인데 풀어 해석하면 아래와 같습니다.

 

> 데이터를 데이터그램 단위로 처리하는 프로토콜

 

[ UDP 특징 ]

> 비연결형 서비스로 데이터그램 방식을 제공한다

> 정보를 주고 받을 때 정보를 보내거나 받는다는 신호절차를 거치지 않는다

> UPD 헤더의 CheckSum 필드를 통해 최소한의 오류만 검출한다

> 신뢰성이 낮다

> TCP의 handshake같은 연결 설정이 없음

> TCP보다 속도가 빠르다

 

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.

 

 

Q) 흐름제어(Flow Control)와 혼잡제어(Congestion Control)이란?

흐름제어는 데이터를 송신하는 곳과 수신하는 곳의 데이터 처리 속도를 조절하여 수신자의 버퍼 오버플로우를 방지하는 것입니다. 예를 들어 송신하는 곳에서 감당이 안되게 데이터를 빠르게 많이 보내면 수신자에서 문제가 발생하기 때문입니다.

혼잡제어는 네트워크 내의 패킷 수가 넘치게 증가하지 않도록 방지하는 것입니다. 만약 정보의 소통량이 과다하면

패킷을 조금만 전송하여 혼잡 붕괴 현상이 일어나는 것을 막습니다.

 

[ TCP와 UDP의 비교 ]