TCP(연결 지향형 프로토콜)이란?

Dmori_2562·2022년 10월 24일

데이터통신과네트워크

목록 보기

15/21

TCP 미리보기

가득찬 양방향의 데이터(full duplex data)

같은 연결 내에서 양방향의 데이터 흐름
MSS: Maximum Segment Size
연결 지향적(connection-oriented)

데이터를 교환하기 전에 handshaking 과정을 거친다.
흐름 제어(flow controlled)

수신자의 용량에 넘치도록 데이터를 보내지 않는다.
1:1(point-to-point)

하나의 송신자, 수신자
신뢰성 있는(reliable), 순서가 보장되는(in-order)
파이프라이닝(pipelined)

TCP 세그먼트

1. 시퀀스 번호와 ACKs

데이터 흐름의 첫 번째 바이트는 0번으로 지정된다.

예제 1: File은 500,000 바이트, MSS는 1,000 바이트.

첫 번째 세그먼트는 시퀀스 번호가 0으로 지정된다.
두 번째 세그먼트는 시퀀스 번호가 1000으로 지정된다.
그 이후도 이런 식으로 진행된다.

MSS vs MTU

MSS: Maximum Segment Size
MTU: Maximum Transmission Unit

예제 2: 호스트 A가 호스트 B로부터 0~535까지 바이트와 900~1000까지 바이트를 받았다고 하자.

이 경우, 호스트 A는 536~899까지 바이트를 받지 못한 것이다.
이 경우 호스트 A는 536 바이트를 기다리고 있고, 호스트 B에게 536 바이트가 포함된 ACK 번호 필드를 보낼 것이다.

TCP는 스트림에서 첫 번째 누락된 바이트까지만 바이트를 인식하기 때문에, TCP는 누적된 ACK(cumulative acknowledgements)을 제공한다.

시퀀스 번호

처음: 랜덤한 난수로 지정된 시퀀스 번호(Initial sequence number)
그 이후: Initial sequence number(ISN) + 전송한 바이트의 수

ACK

다른 측에서 올 것이라고 예상되는 seq # 번호.
누적된 ACK 방식.

시퀀스 번호와 ACK 예제

위의 그림에서는 클라이언트와 서버의 시퀀스 번호가 각각 42와 79로 시작.
보내는 데이터의 바이트 수가 1이기에 +1씩 된 것임.

2. TCP의 RTT와 timeout

어떻게 TCP의 timeout 값을 결정할까?

RTT보다는 길게 한다.

하지만 RTT의 값은 변화한다!

timeout이 너무 짧다면? - 일찍 timeout이 될 수 있고, 불필요한 재전송이 일어날 수 있다.

timeout이 너무 길다면? - 세그먼트 손실에 대해 느리게 반응한다.

어떻게 RTT를 측정하는가?

SampleRTT를 통해 측정한다.

SampleRTT는 달라지기에, estimated RTT를 "smoother"하게 만들어야 한다.

주로 a = 0.125 이다.

timeout 간격

Estimated RTT + safety margin

TCP의 신뢰적인 데이터 전송

TCP는 IP를 신뢰할 수 없기에 그 위에 rdt 서비스를 만든다.

파이프라이닝 된 세그먼트
누적된 ACKs
단일의 재전송 타이머

재전송의 유발 요소

timeout 이벤트

중복된 ACKs

간단한 TCP 예제

중복된 ACKs를 무시한다.
흐름 제어와 혼잡 제어를 무시한다.

재전송 1) ACK lost 발생시

재전송 2) timeout 발생시(Seq=100은 재전송 X)

재전송을 통해 수신자는 Seq=92를 받았지만, 이전에 Seq=100, 20 bytes의 data 까지 받았다는 뜻으로 ACK=120을 보낸다!

늦은 재전송: timeout interval이 너무 김

TCP의 빠른 재전송

중복된 ACKs를 통해서 잃어버린 세그먼트를 탐색한다.

TCP 빠른 재전송
송신자가 같은 데이터에 대해서 3 ACKs("triple duplicate ACKs)를 받으면 가장 작은 seq #를 가지고 있는 unACKed 세그먼트를 재전송한다.

TCP의 흐름 제어

TCP는 흐름 제어 서비스를 어플리케이션에 제공한다.

왜?
: 송신자가 수신자의 버퍼를 넘치게 하는 가능성을 제거하기 위해서!

어떻게?
: TCP는 송신자가 수신 창이라는 변수를 유지 관리하도록 하여 흐름 제어를 제공한다.

RcvBuffer

송신자가 TCP 연결을 통해 수신자에게 큰 파일을 보내고 있다고 가정하자.

수신자는 이 연결에 수신 버퍼를 할당하고, RcvBuffer로 그 크기를 나타낸다.

RcvBuffer의 크기는 소켓 옵션에 설정되어있다.(주로 4096 바이트 크기)
수신자는 수신자 대 송신자 세그먼트의 TCP 헤더에 rwnd 값을 포함함으로써 사용 가능한 버퍼 공간을 "광고"한다.

송신자는 unACKed("in-flight") 데이터의 양을 수신자의 rwnd 값으로 제한하여 수신자의 버퍼가 넘치지 않도록 한다!