TCP
TCP(Transmission Control Protocol/Internet Protoco) 프로토콜은 신뢰할 수 없는 공용망에서도 정보유실 없는 통신을 보장하기 위해 세션을 안전하게 연결하고 데이터를 분할하고 분할된 패킷이 잘 전송되었는지 확인하는 기능이 있습니다.
패킷에 번호(Sequence Number)를 부여하고 잘 전송되었는지에 대해 응답(Acknowledge Number)합니다.
또한, 한꺼번에 얼마나 보내야 수신자가 잘 받아 처리할 수 있는지 전송 크기(Window Size)까지 고려해 통신합니다.
TCP의 여러 역할 덕분에 네트워크 상태를 심각하게 고려하지 않고 특별한 개발 없이도 쉽고 안전하게 네트워크를 사용할 수 있습니다.
패킷 순서, 응답 번호
TCP에서는 분할된 패킷을 잘 분한하고 수신측이 잘 조합하도록 패킷에 순서를 주고 응답번호를 부여합니다. 패킷에 순서를 부여하는 것을 시퀀스 번호, 응답 번호를 부여하는 것을 ACK 번호라 부릅니다. 두 번호가 상호작용해 순서가 바뀌거나 중간에 패킷이 손실된 것을 파악 할 수있습니다.
3-way Handshake (TCP 연결과정)
TCP에서는 유실없는 안전한 통신을 위해 통신 시작 전 사전 연결작업을 진행합니다. 목적지가 데이터를 받을 준비가 안 된 상황에서 데이터를 일방적으로 전송하면 목적지에서는 데이터를 정상적으로 처리할 수 없어 데이터가 버려집니다.
TCP 프로토콜은 이런 상황을 만들지 않기 위해 통신 전, 데이터를 안저하게 보내고 받을 수 있는지 미리 확인하는 작업을 거칩니다. 패킷 네트워크에서는 동시에 많은 상대방과 통신하므로 정확한 통신을 위해서는 통신 전, 각 통신에 필요한 리소스를 미리 확보하는 작업이 중요합니다. TCP에서는 3번의 패킷을 주고 받으면서 통신을 서로 준비하므로 '3방향 핸드셰이크'라고 부릅니다.
TCP는 이런 3방향 핸드쉐이크 진행 상황에 따라 상태(State) 정보를 부르는 이름이 다릅니다.
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서버에서는 서비스를 제공하기 위해 클라이언트의 접속을 받아 들일 수 있는 LISTEN 상태로 대기합니다.
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클라이언트에서 통신을 시도할 떄 Syn 패킷을 보내는데 클라이언트에서는 이 상태를 SYN-SENT라고 부릅니다.
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클라이언트의 Syn을 받은 서버는 SYN-RECEIVE 상태로 변경되고 Syn, Ack로 응답합니다.
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이 응답을 받은 클라이언트는 ESTABLISHED 상태로 변경하고 그에 대한 응답을 서버로 다시 보냅니다.
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서버에서도 클라이언트의 이 응답을 받고 ESTABLISHED 상태로 변경됩니다.
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ESTABLISHED 상태는 서버와 클라이언트 간의 연결이 성공적으로 완료되었음을 나타냅니다.
WireShark Packet Capture
packet structure
Wireshark
Wireshark로 해당 장비가 TCP의 통신과정을 패킷단위로 캡쳐해 보았습니다.
캡처할 필터는 다음과 같습니다.
필터 : ip.addr==192.168.203.205(캡처대상장비 IP) && tcp.port==80
cmd창 열어서
프롬프트에서
curl www.google.com
한 이후에 캡쳐된 패킷입니다.
3way-handshake(연결시작)
seq와 ack의 숫자는 관계가 있는데, 한 쪽에서 seq로 보내주면 ack=seq+1로, 받아주는 역할을 한다.
1. SYN
client(54036) -> server(80)
seq=0
client가 서버로 seq=0을 넣어서 서버에 연결 요청을 함.[SYN]
클라이언트는 상태가 된다. SYN-SENT
2. SYN, ACK
server(80) -> client(54036)
seq=0, ack=1
server가 client로 부터 seq=0을 받고 ack(0+1)=1로 응답.[ACK]
server가 seq=0로 요청을 보냄.[SYN]
3. ACK
client(54836) -> server(80)
seq=1, ack=1
client가 server로 부터 seq=0을 받고, ack(0+1)=1로 응답.[ACK]
client가 server로 seq(0+1)=1 ,
연결 전의 seq=0 이 아닌
시퀀스가 아닌 다음 시퀀스를 보내달라고 요청을 함.
4way-handshake(연결종료)
1. FIN(C->S)
클라이언트
ESTABLISHED 상태의 Client가 Server로 FIN 을 보내 연결을 종료 신호를 보낸다.
보낸 이후 연결종료를 기다리는 FIN-WAIT-1 상태로 변해 Server로 부터 수신을 기다린다.
서버
ESTABLISHED 에서 FIN을 받고, ACK를 Client로 날린다.
2. ACK(S->C)
서버
종료 신호인 FIN을 받은 Server는 Close를 기다리는 CLOSE-WAIT 상태로 바뀌고, ACK를 Client로 보낸다.
LAST-ACK 상태로 변경한다.
클라이언트
ACK를 기다리는 클라이언트는 ACK를 받고 FINE-WAIT-2 상태가 된다.
3. FIN(S->C)
서버
서버도 종료를 알리기 위해서 FIN 신호를 클라이언트로 보낸다. 그리고
LAST-ACK상태로 변한다.
클라이언트
FIN 명령을 받고, TIME-WAIT 상태로 변경된후, Server로 ACK를 날린다.
그 후 CLOSED 상태가 된다.
4. ACK(C->S)
서버
ACK를 받은 서버는 CLOSED 상태가 된다.
출처링크
책: 엔지니어를 위한 네트워크 입문
http://www.tcpipguide.com/free/t_TCPConnectionTermination-2.htm
http://www.tcpipguide.com/free/t_TCPConnectionEstablishmentProcessTheThreeWayHandsh-3.htm
