TIL-082 | TCP & UDP

🌈 TCP & UDP

• TCP와 UDP는 OSI 표준모델과 TCP/IP 모델의 전송계층에서 사용되는 프로토콜이다.
• 전송계층은 송신자와 수신자를 연결하는 통신 서비스를 제공하고 IP에 의해 전달되는 패킷의 오류를 검사하며 재전송 요구 제어등을 담당하는 계층이다. 간단히 말해 데이터의 전달을 담당한다고 할 수 있다.

TCP(Transmission Control Protocol)란?

• 클라이언트와 서버가 연결된 상태에서 데이터를 주고받는 연결 지향 프로토콜이다.
• 보통 TCP와 IP를 함께 사용하는데, IP가 데이터의 배달을 처리한다면 TCP는 패킷을 추적 및 관리하게 된다.

TCP의 단점

• 데이터로 보내기 전에 반드시 연결이 형성되어야한다.
• 일대일 통신만 가능하다.
• 고정된 통신 선로가 최단선(네트워크 길이)이 아닐경우 상대적으로 UDP보다 데이터 전송속도가 느림.

TCP의 특징

• 연결형 서비스로 가상 회선 방식을 제공
  • 가상 회선 방식을 제공한다는건, 발신지와 수신지를 연결하여 패킷을 전송하기 위한 논리적 경로를 배정한다는 뜻이다.
• 3-way handshaking 과정으로 연결을 설정하고 4-way handshaking을 통해 해제한다.
• 흐름제어(Flow Control) 및 혼잡 제어(Congestion Control)
  • 흐름제어는 데이터를 송신하는 곳과 수신하는 곳의 데이터 처리 속도를 조절하여 수신자의 버퍼 오버플로우를 방지하는 것.
  • 혼잡제어는 네트워크 내의 패킷 수가 넘치게 증가하지 않도록 방지하는 것. 만약 정보의 소통량이 과다하면 패킷을 조금만 전송하여 혼잡 붕괴 현상이 일어나는 것을 방지한다.
• 높은 신뢰성을 보장
• 대신 UDP보다 속도가 느리다.

TCP 서버의 특징

• 서버소켓은 연결만을 담당한다.
• 연결과정에서 반환된 클라이언트 소켓은 데이터의 송수신에 사용된다형 서비스로 가상 회선 방식을 제공한다.
• 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)

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UDP(User Datagram Protocol)란?

• 데이터를 주고받을 때 연결 절차를 거치지 않고 발신자가 일방적으로 데이터를 발신하는 비연결 지향적 프로토콜이다.
• 데이터 그램이란 독립적인 관계를 지니는 패킷을 의미하며, 각각의 패킷은 다른 경로로 전송되고 독립적으로 처리된다.

UDP의 단점

• 데이터 신뢰성이 없다.
• 의미있는 서버의 구축을 위해선 일일이 패킷을 관리해야 한다.

UDP의 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

UDP 서버의 특징

• UDP에는 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.

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TCP vs UDP

프로토콜 종류	TCP	UDP
연결방식	연결형 서비스	비연결형 서비스
패킷 교환 방식	가상 회선 방식	데이터 그램 방식
전송 순서	전송 순서 보장	전송 순서가 바뀔 수 있음
수신 여부 확인	수신 여부를 확인함	수신 여부를 확인하지 않음
통신 방식	일대일 통신	1:1 or 1:N or N:N 통신
신뢰성	높다	낮다
속도	느리다	빠르다

🙆‍♂️ 데이터를 중요하게 생각하여 확실하게 주고받고 싶을 때는 ‘TCP(Transmission Control Protocol)’를 사용한다. 웹이나 메일, 파일 공유 등과 같이 데이터를 누락시키고 싶지 않은 서비스는 TCP를 사용하고 있다.

데이터의 신뢰성보다는 오로지 속도가 중요할 때는 'UDP(User Datagram Protocol)’를 사용한다. VoIP(Voice over IP)나 시간 동기, 이름 해결 등과 같이 무엇보다 속도를 필요로 하는 서비스는 UDP를 사용하고 있습니다.

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📝 Reference

1. https://mangkyu.tistory.com/15
2. https://coding-factory.tistory.com/614
3. https://livlikwav.github.io/study/tcp-and-udp/