네트워크 계층 중 전송 계층에서 사용하는 프로토콜에는 UDP, TCP가 있다.
둘의 차이에 대해 알아보자.
TCP (Transmission Control Protocol)
인터넷상에서 데이터를 메세지의 형태로 보내기 위해 IP와 함께 사용하는 프로토콜
일반적으로 TCP와 IP를 함께 사용하는데, IP가 데이터의 배달을 처리한다면 TCP는 패킷을 추적 및 관리합니다.
TCP는 연결형 서비스를 지원하는 프로토콜로 인터넷 환경에서 기본으로 사용합니다. 이 말을 들으면 다음과 같은 생각이
떠오를 수 있습니다. 오잉? 비연결형인 서비스가 존재하는건가? 그리고 TCP와 달리 UDP는 왜 기본으로 사용되지 않지??
이러한 질문에 대한 대답은 TCP와 UDP가 각각 다른 특성을 가지고 있기 때문인데요, TCP는 아래와 같은 특징을 지닙니다
특징
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연결 지향 방식
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3-way handshaking과정을 통해 연결을 설정하고 4-way handshaking을 통해 해제한다.
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흐름 제어 및 혼잡 제어.
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높은 신뢰성을 보장한다.
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UDP보다 속도가 느리다.
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전이중(Full-Duplex), 점대점(Point to Point) 방식.
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Connection Oriented Service로 가상 회선방식을 제공하고 Flow Control, Congestion Control를 제공한다
TCP가 연결 지향 방식이라는 것은 패킷을 전송하기 위한 논리적 경로를 배정한다는 말입니다.
그리고 3-way handshaking과정은 목적지와 수신지를 확실히 하여 정확한 전송을 보장하기 위해서 세션을 수립하는 과정을 의미합니다.
TCP가 이러한 특징을 지니는 이유는TCP는 연결형 서비스로 신뢰성을 보장하기 때문입니다.
그래서 3-way handshaking의 과정도 사용하는 것이고, 데이터의 흐름제어나 혼잡 제어와 같은 기능도 합니다.
하지만 이러한 기능때문에 UDP보다 속도가 느리게 됩니다.
(이러한 기능은 CPU를 사용하기 때문에 속도에 영향을 주는 것입니다.)
그렇기에 TCP는 연속성보다 신뢰성있는 전송이 중요할 때에 사용하는 프로토콜로 예를 들면 파일 전송과 같은 경우에 사용됩니다!
TCP서버 특징
- 서버소켓은 연결만을 담당한다.
- 연결과정에서 반환된 클라이언트 소켓은 데이터의 송수신에 사용된다
- 서버와 클라이언트는 1대1로 연결된다.
- 스트림 전송으로 전송 데이터의 크기가 무제한이다.
- 패킷에 대한 응답을 해야하기 때문에(시간 지연, CPU 소모) 성능이 낮다.
- Streaming 서비스에 불리하다.(손실된 경우 재전송 요청을 하므로)
스트림?
데이터, 패킷, 비트 등의 일련의 연속성을 갖는 흐름을 의미
UDP (User Datagram Protocol)
데이터를 데이터그램 단위로 처리하는 프로토콜
여기서 데이터그램이란 독립적인 관계를 지니는 패킷이라는 뜻으로, UDP의 동작방식을 설명하자면 다음과 같습니다.
TCP와 달리 UDP는 비연결형 프로토콜입니다. 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 처리합니다.
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
CheckSum
: network를 통해 패킷을 송/수신하는 중에 헤더나 데이터가 손상되지 않았다는 것을 보증하기 위해 사용된다. 프로토콜에 상관없이 Checksum을 계산하는 알고리즘은 동일하지만 Checksum이 보증하는 필드가 각각 다르다.
- Connectionless Oriented Serive로 데이터그램 방식을 제공
UDP의 전송 방식은 너무 단순해서 서비스의 신뢰성이 낮고, 데이터 그램 도착 순서가 바뀌거나, 중복되거나, 통보 없이 누락시키기도 합니다.
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
UDP서버 특징
- 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
흐름제어와 혼잡제어
- 흐름제어
: 데이터를 송신하는 곳과 수신하는 곳의 데이터 처리 속도를 조절하여 수신자의 버퍼 오버플로우를 방지하는 것입니다.- 혼잡제어
: 네트워크 내의 패킷 수가 넘치게 증가하지 않도록 방지하는 것입니다. 만약 정보의 소통량이 과다하면
패킷을 조금만 전송하여 혼잡 붕괴 현상이 일어나는 것을 막습니다.
