[CS 스터디] 2. 네트워크 - UDP

채채·2023년 12월 19일

CS network 네트워크

CS 스터디

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UDP 통신이란?
- User Datagram Protocol의 약자
- 데이터를 데이터그램 단위로 처리하는 프로토콜
- 비연결성, 비신뢰성 전송 프로토콜
- 전송 계층(Transport layer): 데이터그램 단위로 쪼개면서 전송

TCP와 UDP가 나온 이유

IP는 Host to Host (장치 to 장치) 만을 지원: 장치에서 장치로 이동은 IP로 해결되지만, 하나의 장비 안에서 수많은 프로그램들이 통신할 경우 IP로는 한계가 있음
IP 에서 오류가 발생하면 ICMP 에서 알려줌
하지만 ICMP는 알려줄 뿐, 대처를 못한다 => IP보다 위에서 처리

1번 해결 => 포트 번호 탄생!
2번 해결 => 상위 프로토콜 TCP/UDP 탄생!
- ICMP: 인터넷 제어 메시지 프로토콜
  네트워크 컴퓨터 위에서 돌아가는 운영체제에서 오류 메시지를 전송 받는데 주로 쓰임

TCP와 UDP가 어떻게 오류를 해결하는가?
- TCP
  데이터의 분실, 중복, 순서가 뒤바뀜 등을 자동으로 보정
  송수신 데이터의 정확한 전달 가능토록 해줌
- UDP
  IP가 제공하는 정도의 수준만을 제공하는 간단한 IP 상위 계층 프로토콜
  TCP와는 다르게 에러가 날 수 있음
  재전송/순서 뒤바뀜 가능
  이 경우, 어플리케이션에서 처리해야 하는 번거로움 존재

UDP는 왜 사용할까?
- UDP의 결정적 장점: 데이터의 신속성!
- 데이터 처리가 TCP보다 빠름
- 실시간 방송, 온라인 게임에서 사용
- 네트워크 환경이 안 좋을 때 끊기는 현상
DNS(Domain Name System) 에서 UDP를 사용하는 이유
- Request의 양이 작음 -> UDP Request 에 담길 수 있다.
- 3 way handshaking으로 연결을 유지할 필요가 없다. (오버헤드 발생)
- Request에 대한 손실은 Application Layer에서 제어가 가능하다.
- DNS: port 53번
- BUT, TCP 를 사용할 때가 있다! 크기가 512(UDP 제한)이 넘을 때, TCP 사용

UDP Header

Source port: 시작 포트
Destination port: 도착지 포트
Length: 길이
Checksum: 오류 검출
- 중복 검사의 한 형태
- 오류 정정을 통해 공간/시간 속에서 송신된 자료의 무결성을 보호하는 단순한 방법

이렇게 간단하므로, TCP보다 용량이 가볍고 송신 속도가 빠르게 작동됨
그러나 확인 응답을 못하므로, TCP보다 신뢰도 떨어짐
UDP는 비연결성, TCP는 연결성

DNS와 UDP 통신 프로토콜을 사용
DNS는 데이터를 교환하는 경우다.
이 때, TCP를 사용하게 되면 데이터를 송신할 때까지 세션 확립을 위한 처리를 하고, 송신한 데이터가 수신되었는지 점검하는 과정이 필요하므로, Protocol overhead가 UDP에 비해서 큼

DNS는 Application layer protocol 임
모든 Application layer protocol은 TCP, UDP 중 하나의 Transport layer protocol을 사용해야 함
(TCP는 reliable, UDP는 not reliable)

DNS는 reliable해야할 것 같은데 왜 UDP 를 사용할까?

사용하는 이유
1. TCP가 3-way handshake를 사용하는 반면, UDP는 connection을 유지할 필요가 없음
2. DNS request는 UDP segment에 꼭 들어갈 정도로 작음
DNS query는 single UDP request 와 server로부터의 single UDP reply로 구성되어 있음
3. UDP는 not reliable이나, reliability는 application layer에 추가될 수 있음. (Timeout 추가나, resend 작업을 통해)

DNS는 UDP를 53번 port에서 사용함

그러나 TCP를 사용하는 경우가 있음: Zone transfer를 사용해야 하는 경우