[10분 테코톡] 👨‍🏫르윈의 TCP UDP

출처 : https://www.youtube.com/watch?v=ikDVGYp5dhg

인터넷의 두 얼굴, TCP와 UDP의 차이를 제대로 모르면 당신의 서비스는 반쪽짜리가 될 수 있습니다. 우리가 데이터를 주고받을 때 사용하는 이 두 가지 통신 방식은 각각 '확실한 배달'과 '빠른 속도'라는 극단적인 장점을 가지고 있으며, 어떤 상황에 어떤 프로토콜을 쓸지 선택하는 것이 네트워크 성능 개선의 핵심입니다. 결국, 이 자료의 메시지는 단순합니다: 용도에 맞춰 프로토콜을 고르는 지혜가 필요하다는 것입니다.

1. 전송 계층은 왜 필요할까? (택배사의 역할)

• '트랜스포트 레이어(전송 계층)'는 데이터를 보내는 '엔드포인트'와 '엔드포인트' 사이를 책임지는 계층입니다 .
  • 쉽게 말해, 수많은 집(컴퓨터) 중 특정 집(엔드포인트)의 특정 사람(프로세스)에게 정확히 데이터를 전달하는 택배사 역할이라고 생각할 수 있습니다 .
• 만약 이 계층이 없다면, 데이터는 뒤죽박죽으로 섞여 도착하거나(순서 뒤바뀜) , 송신자 속도를 수신자가 못 따라가 데이터가 유실되는(오버플로우) 문제가 생깁니다 .
  • 이러한 문제는 결국 데이터 손실로 이어져 통신 자체가 불가능해지죠 .

2. 신뢰의 대명사, TCP (확실한 등기우편)

• TCP (Transmission Control Protocol)는 데이터를 순차적이고 확정적으로 전달하는, 신뢰성을 최우선으로 하는 프로토콜입니다 .
  • 중요한 금융 거래나 웹페이지 열람처럼 데이터가 하나라도 빠지면 안 되는 상황에 필수적입니다.
• TCP의 가장 중요한 특징은 데이터를 주고받기 전에 '커넥션'을 연결한다는 점인데, 이는 양방향 통신이 가능하다는 의미입니다 .
• TCP는 데이터가 손실되거나 순서가 잘못되면 이를 알아차리고 무조건 재전송하여 데이터의 신뢰성을 보장합니다 .

3. TCP가 커넥션을 맺는 방법: 3-Way Handshake

• TCP는 통신을 시작하기 위해 '3-Way Handshake'라는 3단계 악수 과정을 거칩니다 .
  • 클라이언트가 서버에게 "연결하자"는 SYN (Synchronize) 플래그>를 보냅니다 .
  • 서버는 "좋아, 연결 수락했어(ACK), 너도 연결 요청할게(SYN)"라며 SYN/ACK를 동시에 보냅니다 .
  • 클라이언트가 "알았어, 연결 확정(ACK)"이라고 응답하면, 이제 양방향 통신 통로가 확립됩니다 .
• 이 과정 덕분에 데이터가 오고 갈 통로가 확실히 준비되지만, 매번 연결할 때마다 시간이 소요되는 지연(Delay)이 발생합니다 .

4. TCP의 신뢰성 확보 장치 (순서, 확인, 검증)

• TCP가 데이터 전송의 신뢰성을 보장하기 위해 사용하는 핵심 기능 세 가지는 플래그 필드, 시퀀스 번호, 체크섬 확인입니다 .
  • 플래그 필드: 연결 시작(SYN)이나 종료(FIN), 응답(ACK) 등 제어 신호를 보낼 때 사용됩니다 .
  • 시퀀스 번호: 데이터 패킷에 순서를 매겨, 순서가 뒤바뀌거나 누락되지 않았는지 확인하는 장치입니다.
  • 체크섬(Checksum): 데이터가 전송 중에 손상(Corruption)되지 않았는지 확인하는 오류 검출 기능입니다 .

5. 속도 최강자, UDP (빠른 퀵 배송)

• UDP (User Datagram Protocol)는 TCP와 달리 신뢰성 기능이 없는 대신, 전송 속도가 매우 빠르다는 특징을 가집니다 .
• UDP는 TCP처럼 복잡한 3-Way Handshake를 거치지 않고, 그냥 데이터를 무작정 쏘아 보냅니다 .
  • 이 때문에 패킷이 중간에 손실되어도 재전송 요청 같은 것을 하지 않아 시간 손실이 적습니다 .
• 데이터 유실에 민감하지 않고 실시간성이 중요한 서비스에 주로 사용됩니다.
  • 예: 실시간 스트리밍(영상/음악) , 온라인 게임, 음성 통화(VoIP) 등.

6. TCP와 UDP, 헤더 구조에서 드러나는 차이

• UDP는 전송을 위해 필수적인 포트 번호와 오류 검출용 체크섬 정도만 포함하는 매우 간결한 헤더를 가집니다 .
  • UDP 데이터 단위는 '유저 데이터그램(User Datagram)'이라고 부르며, TCP처럼 데이터를 쪼개지 않고 애플리케이션 단에서 한 번에 처리합니다 .
• TCP 헤더는 연결 및 흐름 제어, 순서 보장을 위한 시퀀스 번호나 플래그 비트 등이 복잡하게 추가되어 있습니다.

7. 그래서 무엇을 선택해야 할까? (상황에 맞는 프로토콜 선택)

• 우리가 TCP와 UDP를 공부하는 이유는 바로 "특성을 파악하고 상황에 따른 적절한 프로토콜을 사용"하기 위해서입니다 .

• 예를 들어, 넷플릭스 스트리밍을 할 때 TCP를 쓰면 잠깐 끊기는 대신 화질 저하가 없겠지만, UDP를 쓰면 화질은 조금 깨지더라도 끊김 없이 실시간으로 볼 수 있는 경우가 많습니다 .
• 데이터의 정확성이 최우선이라면 TCP를, 빠른 전송 속도와 실시간성이 최우선이라면 UDP를 선택해야 최고의 효율을 얻을 수 있습니다 .