네트워크 TCP vs UDP

고장난 고양이·2022년 7월 14일

네트워크

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전송계층

TCP와 UDP는 TCP/IP의 전송계층에서 사용되는 프로토콜이다.

전송계층은 IP에 의해 전달되는 패킷의 오류를 검사하고 재전송 요구등의 제어를 담당하는 계층이다.

TCP vs UDP

두 프로토콜 모두 패킷을 한 컴퓨터에서 다른 컴퓨터로 전달해주는 IP프로토콜을 기반으로 구현되어 있으나, 서로다른 특징을 가지고 있다.

TCP의 데이터 송신과정

UDP의 데이터 송신과정

신뢰성이 요구되는 애플리케이션에서는 TCP를 사용하고 간단한 데이터를 빠른 속도로 전송하고자 하는 애플리케이션에서는 UDP를 사용한다.

TCP(Transmission Control Protocol)

TCP는 장치들 사이에 논리적인 접속을 성립을하기 위하여 연결을 설정하여 신뢰성을 보장하는 연결형 서비스 이다. TCP는 네트워크에 연결된 컴퓨터에서 실행되는 프로그램 간에 일련의 옥텟(데이터, 메세지, 세그먼트라는 블록 단위)를 안정적으로, 순서대로, 에러없이 교환할 수 있게 한다.

특징

연결형 서비스로 가상 회선 방식을 제공한다.
- 3-way handshaking과정을 통해 연결을 설정하고 4-way handshaking을 통해 해제한다.
흐름 제어 및 혼잡 제어.
- 흐름제어(flow control) : 데이터 처리속도를 조절하여 수신자의 버퍼 오버플로우를 방지
- 혼잡 제어(congestion control) : 네트워크 내의 패킷 수가 넘치게 증가하지 않도록 방지
높은 신뢰성을 보장한다.(Reliable transmission)
- Dupack-based retransmission
  1. 정상적인 상황에서는 ACK 값이 연속적으로 전송되어야 한다.
  2. 그러나 ACK값이 중복으로 올 경우 패킷 이상을 감지하고 재전송을 요청한다.
- Timeout-based retransmission
  일정시간동안 ACK 값이 수신을 못할 경우 재전송을 요청한다.
UDP보다 속도가 느리다.
전이중(Full-Duplex), 점대점(Point to Point) 방식.
- 전이중 (Full-Duplex)
  전송이 양방향으로 동시에 일어날 수 있다.
- 점대점 (Point to Point)
  각 연결이 정확히 2개의 종단점을 가지고 있다.

=> 멀티캐스팅이나 브로드캐스팅을 지원하지 않는다.

3-way handshaking

장치들 사이에 논리적인 접속을 성립(establish)하기 위하여 three-way handshake를 사용합니다. TCP 3 Way Handshake는 TCP/IP프로토콜을 이용해서 통신을 하는 응용프로그램이 데이터를 전송하기 전에 먼저 정확한 전송을 보장하기 위해 상대방 컴퓨터와 사전에 세션을 수립하는 과정을 의미합니다.

TCP의 3-way Handshaking 역할

양쪽 모두 데이타를 전송할 준비가 되었다는 것을 보장
실제로 데이타 전달이 시작하기전에 한쪽이 다른 쪽이 준비되었다는 것을 알림
양쪽 모두 상대편에 대한 초기 순차일련변호를 얻을 수 있도록 한다.

TCP 3 way handshake 과정

먼저 open()을 실행한 클라이언트가 SYN을 보내고 SYN_SENT 상태로 대기한다.
서버는 SYN_RCVD 상태로 바꾸고 SYN과 응답 ACK를 보낸다.
SYN과 응답 ACK을 받은 클라이언트는 ESTABLISHED 상태로 변경하고 서버에게 응답 ACK를 보낸다.
응답 ACK를 받은 서버는 ESTABLISHED 상태로 변경한다.

4 way handshaking

3-way Handshake는 TCP의 연결을 초기화 할 때 사용합니다.
4-way Handshaking은 세션을 종료하기 위해 수행되는 절차입니다.

4 way handshake 과정

먼저 close()를 실행한 클라이언트가 FIN을 보내고 FIN_WAIT1 상태로 대기한다.
서버는 CLOSE_WAIT으로 바꾸고 응답 ACK를 전달한다. 동시에 해당 포트에 연결되어 있는 어플리케이션에게 close()를 요청한다.
ACK를 받은 클라이언트는 상태를 FIN_WAIT2로 변경한다.
close() 요청을 받은 서버 어플리케이션은 종료 프로세스를 진행하고 FIN을 클라이언트에 보내 LAST_ACK 상태로 바꾼다.
FIN을 받은 클라이언트는 ACK를 서버에 다시 전송하고 TIME_WAIT으로 상태를 바꾼다. TIME_WAIT에서 일정 시간이 지나면 CLOSED된다. ACK를 받은 서버도 포트를 CLOSED로 닫는다.