TCP와 UDP는 TCP/IP의 전송 계층에서 사용되는 프로토콜이다.
전송 계층은 IP에 의해 전달되는 패킷의 오류를 검사하고 재전송 요구 등의 제어를 담당하는 계층이다.
Transmission Control Protocol
TCP는 네트워크 계층 중 전송 계층에서 사용하는 프로토콜로서, 장치들 사이에 논리적인 접속을 성립(establish)하기 위하여 연결을 설정하여 신뢰성을 보장하는 연결형 서비스이다. TCP는 네트워크에 연결된 컴퓨터에서 실행되는 프로그램 간 일련의 Segments를 안정적으로, 순서대로, 에러없이 교환할 수 있게 한다.
연결형 서비스로 가상 회선 방식을 제공한다.
데이터 처리 속도를 조절하여 수신자의 버퍼 Overflow를 방지.
Window Size
값으로 수신량을 정할 수 있다.네트워크 내의 패킷 수가 넘치게 증가하지 않도록 방지.
=> 멀티캐스팅이나 브로드캐스팅을 지원하지 않는다.
Application Layer로 부터 데이터를 받은 TCP는 Header
를 추가한 후에 이를 IP로 보낸다.
헤더에는 아래와 같은 정보가 포함된다.
필 드 | 내 용 | 크 기 |
---|---|---|
Source Port, Destination Port(송수신자의 포트 번호) | TCP로 연결되는 가상 회선 양단의 송수신 프로세스에 할당되는 포트 주소. | 16 |
Sequence Number(시퀀스 번호) | 송신자가 지정하는 순서 번호, 전송되는 바이트 수를 기준으로 증가. SYN = 1 : 초기 시퀀스 번호가 된다. ACK 번호는 이 값에 1을 더한 값. SYN = 0 : 현재 세션의 이 세그먼트의 최초 바이트 값의 누적 시퀀스 번호. | 32 |
Acknowledgment Number(응답 번호) | 수신 프로세스가 제대로 수신한 바이트의 수를 응답하기 위해 사용. | 32 |
Data Offset(데이터 오프셋) | TCP 세그먼트의 시작 위치를 기준으로 데이터의 시작 위치를 표현(TCP Header Length) | 4 |
Reserved(예약 필드) | 사용하지 않지만 나중을 위한 예약 필드이며 0으로 채워져야 한다. | 4 |
Flag Bit(제어 비트) | CWR, ECE, URG, ACK 등의 제어 번호. | 6 |
Window Size(윈도우 크기) | 수신 윈도우의 버퍼 크기를 지정할 때 사용. 0이면 송신 프로세스의 전송 중지. | 16 |
TCP Checksum(체크섬) | TCP 세그먼트에 포함되는 프로토콜 헤더와 데이터에 대한 오류 검출 용도. | 16 |
Urgent Pointer(긴급 위치) | 긴급 데이터를 처리하기 위한 URG Flag Bit가 지정된 경우에만 유효 | 16 |
종 류 | 내 용 |
---|---|
URG | Urgent Pointer 필드가 유효한지 설정. |
ACK | ACK Number 필드가 유효한지 설정. 클라이언트가 보낸 최초의 SYN 패킷 이후에 전송되는 모든 패킷은 이 플래그가 설정되어야 한다. |
PSH | 수신 어플리케이션에 버퍼링된 데이터를 상위 계층에 즉시 전달할 때. |
RST | 연결의 리셋이나 유효하지 않은 세그먼트에 대한 응답용. |
SYN | 연결 설정 요구, 동기화 Sequence Number. 양쪽이 보낸 최초의 패킷에만 이 플래그가 설정되어 있어야 한다. |
FIN | 더 이상 전송할 데이터가 없을 때 연결 종료 의사 표시. |
OPEN()
을 실행한 클라이언트가 SYN
을 보내고 SYN_SENT
상태로 대기한다.LISTEN
상태에서 SYN_RCVD
상태로 바뀌고 SYN
과 응답ACK
를 보낸다.SYN
과 응답ACK
를 받은 클라이언트는 ESTABLISHED
상태로 변경하고 서버에게 응답 ACK
를 보낸다.ACK
를 받은 서버는 ESTABLISHED
상태로 변경한다.CLOSE()
를 실행한 클라이언트가 FIN
을 보내고 FIN_WAIT1
상태로 대기한다.CLOSE_WAIT
으로 바꾸고 응답 ACK
를 전달한다.CLOSE()
를 요청한다.ACK
를 받은 클라이언트는 상태를 FIN_WAIT2
로 변경한다.CLOSE()
요청을 받은 서버 어플리케이션은 종료 프로세스를 진행하고 FIN
을 클라이언트에 보내 LAST_ACK
상태로 바꾼다.FIN
을 받은 클라이언트는 ACK
를 서버에 다시 전송하고 TIME_WAIT
으로 상태를 바꾼다.TIME_WAIT
에서 일정 시간이 지나면 CLOSED
된다. ACK
를 받은 서버도 포트를 CLOSED
로 닫는다.❗️ 참고
- 반드시 서버가
CLOSE_WAIT
상태를 갖는 것은 아니다.- 서버가 먼저 종료하겠다고
FIN
을 보낼 수 있고, 이런 경우 서버가FIN_WAIT1
상태가 된다.- 누가 먼저
CLOSE
를 요청하느냐에 따라 상태가 달라질 수 있다.
User Datagram Protocol
UDP 또한 네트워크 계층 중 전송 계층에서 사용하는 프로토콜로서 데이터를 Datagram 단위로 처리하는 프로토콜이다. 여기서 Datagram이란 독립적인 관계를 지니는 패킷이라는 뜻이다.
TCP와 달리 UDP는 비연결형 프로토콜이다. 즉, 연결을 위해 할당되는 논리적인 경로가 없다는 것인데,
그렇기 때문에 각각의 패킷은 다른 경로로 전송되고 각각의 패킷은 독립적인 관계를 지니게 된다.
이렇게 데이터를 서로 다른 경로로 독립적으로 처리하게 되고, 이러한 프로토콜을 UDP라고 한다.
비연결형 서비스로 데이터그램 방식을 제공한다.
서로 다른 경로로 독립적으로 처리하지만 패킷에 순서를 부여하여 재조립을 하거나 흐름 제어 또는 혼잡 제어와 같은 기능도 처리하지 않기에 TCP보다 속도가 빠르며 네트워크 부하가 적다.
UDP 헤더의 CheckSum 필드를 통해 최소한의 오류만 검출한다.
응용 계층으로부터 받은 데이터에 UDP 헤더를 추가한 후에 이를 IP로 보낸다.
필 드 | 내 용 | 크 기 |
---|---|---|
Source Port(송신자의 포트 번호) | 데이터를 보내는 어플리케이션의 포트 번호 | 16 |
Destination Port(수신자의 포트 번호) | 데이터를 받을 어플리케이션의 포트 번호 | 16 |
Length(데이터의 길이) | UDP 헤더와 데이터의 총 길이 | 16 |
CheckSum(체크섬) | 데이터 오류 검사에 사용 | 16 |
TCP
장점
단점
UDP
장점
단점
TCP는 순서를 보장한다는 점과 신뢰도가 있다는 점에서 대부분의 HTTP 통신, 이메일이나 파일 전송처럼 데이터가 순차적으로 도착해야 하는 상황에서 사용된다.
UDP는 순서는 보장해주지 못하지만 실시간으로 반응해야 하는 실시간 동영상 플레이어나 게임, 혹은 DNS에서 사용된다.
DNS의 경우 누군가 도메인을 칠때마다 그때 그때 서버와 클라이언트가 커넥션을 맺으면 속도가 느려지기 때문에 UDP를 사용한다.
채팅에서 TCP를 사용하는 이유는 연결된 상태에서 순서대로 송신자와 수신자가 보낸 메세지를 그대로 전송할 수 있기 때문이다. 고로 양뱡향통신에 유리하다. (+ UDP는 그 순서를 보장해주지 못하기 때문)