TCP

🌞 TCP 세그먼트 형식

• Sequence Number의 경우 IP의 id처럼 1씩 증가하지 않고, Session 계층에서 직렬화된 데이터 Segment의 Offset에 따라 값이 바뀐다. 만약에 Offset값이 100인 세그먼트가 보내진 경우 다음 세그먼트의 Sequence Number는 101이 된다.

• URG 플래그 : 긴급한 데이터를 가지고 있는 경우

• PSH 플래그 : 상호작용이 중요한 경우 빠른 응답이 중요한데, 이 때 받은 데이터를 즉시 7계층으로 전송하도록 하는 플래그

• RST 플래그 : 재설정을 하는 과정이며 양방향에서 동시에 일어나는 중단 작업이다. 비 정상적인 세션 연결 끊기에 해당한다. 이 패킷을 보내는 곳이 현재 접속하고 있는 곳과 즉시 연결을 끊고자 할 때 사용한다.

• 윈도우크기 : 버퍼에 남아있는 크기를 나타낸다.

• 체크섬 : 오류체크용 / TCP는 TCP 세그먼트 데이터로만 체크섬을 계산하지 않고, 계산전에 TCP pseudo header를 만들어 체크섬 계산에 사용한다.

• Urgent Point : URG 플래그가 1인경우, TCP data에서 어느 부분이 긴급하게 보내야하는 데이터인지 집어주는 역할을 한다.

🌞 윈도우에 의한 흐름제어

🌞 TCP 체크섬의 계산 영역

• Zero 영역은 4바이트 영역으로 Pseudo header를 짜기 위해서 비어있는 부분을 0으로 채운 것이다.

• 이렇게 유사 IP헤더를 더해주는 이유는 TCP의 경우 IP가 잘못 됐을 때 문제가 생기기 때문에 IP도 잘못되지 않았는지 확인하는 것이다.

🌞 긴급데이터 전송의 경우

• 수신측 버퍼에 일반 데이터들이 버퍼링되어 있어도 긴급데이터 우선적 처리되도록 함

• Urgent Point를 통해서 버퍼에 어느 부분이 Urgent한 데이터인지 알려줌

🌞 TCP 옵션의 종류

• len : 옵션 크기

• MSS : TCP 데이터 영역 최대 길이, 이더넷인 경우 1460

• Window scale factor : TCP의 헤더에서 Window Size에 해당하는 부분으로 16비트를 가지고 있는데, 하드웨어들이 좋아지면서 이 이상의 Window Size를 가지고 있는 경우가 생겼다. 이를 위해서 Window Size를 알려주는 부분의 비트수를 늘려주기 위해 사용한다.
  ex) kind =3 | length = 3 | shift count = 3 | 👉 Window Size를 담당하는 비트는 19비트
  (0~14 의 값을 가질 수 있다. max win size = 2^30)

• Selective Reject : TCP의 오류제어를 위한 방법에는 Go Back N 방법과 SR방법이 있다. Go Back N 방법은 ACK를 받은 이후에 데이터 부터 다시 보내는 방법이고, SR방법은 오류가 난 부분만을 다시 보내는 방법이다. 전자에 방법에 경우 오류가 나지 않은 부분도 재전송하여 자원을 사용한다. 이는 비효율적이다. 그렇기에 나온것이 SR방법인데 이 SR방법을 지원하는지 알려주기 위한 옵션이다.

• SACK (Selective reject ACK) : 수신 측이 패킷 1, 패킷 2 및 패킷3을 수신한 후에 패킷 5와 패킷6을 수신한 경우, 수신 측은 각 패킷의 수신을 알릴 수 있으며 전송 측은 패킷4, 패킷5, 패킷6을 재전송하지 않고 상실된 패킷 4만 재전송하면 됨.

• TimeStamp : TCP는 네트워크 속도의 변화에 대해 서 높은 퍼포먼스와 안정성 두개를 맞춰야 합니다. TimeStamp 옵션을 통해서 보다 정확한 RTT(Round Trip Time)값을 얻어 낼 수 있습니다.
  송신자는 패킷을 보낼 때 자신의 TimeStamp 를 TS value에 기록하고 수신사는 TS value의 값을 복사하여 TS echo reply field에 복사합니다. 그래서 오리지날 송신자는 현재 timestamp와 TS echo reply field의 TimeStamp의 차를 계산하여 RTT를 측정합니다.
  TimeStamp Option을 사용하려면 SYN packet에 이 옵션을 포함해야 합니다.

🌼 MTU와 MSS와의 관계

• 이덧넷의 최대 MTU값은 1500이다. 그런 이유는 최대 TCP data 영역 즉 MSS 값이 이더넷은 1460인데 이와 더불어 IP헤더 20바이트, TCP 헤더 20바이트를 더하여 MTU값이 1500이 된다.

🌞 TIME_WAIT 타이머의 필요성

• TCP를 DISCONNECT를 한 후 즉 4way 절차를 다 지난 이후에 close() 메소드를 보낸 측에서 TIME_WAIT을 하게된다. 이 TIME_WAIT의 길이는 꽤 길다. 리눅스의 경우 60초

• 이 TIME_WAIT이 필요한 이유는 위의 사진을 보면 알 수 있다.

• 위의 사진은 TIME_WAIT이 없는 경우에 DISCONNECT를 한 이후에 다시 연결을 하는 과정을 보여준다.

• Disconnect가 완료가 되면 클라이언트가 사용하던 Port 번호는 Free한 상태가 될 것이다. 이 때 때마침 다시 클라이언트가 서버와 연결을 하려하는데 전과 같은 Port번호를 할당 받았다 하자. 그렇게 연결을 완료를 했다. 근데 이전에 보냈던 데이터가 이제서야 들어오게 된것이다. 이렇게 되면 이전에 받았던 패킷을 중복해서 받게되는 문제가 발생하는 것이다. 이를 막기위해서 TIME_WAIT을 둔다.

• 그래서 이전에 받았던 데이터를 DISCONNECT하기 전에 다 끝내기 위하여 TIME_WAIT을 하게된다.

🌞 서버가 다운된 다음 재부팅된 경우

• Reset : TCP 연결의 강제 종료
  - 서버에 설치되지 않은 서비스에 대한 SYN 수신 시, RST 송신
  - 접속 이후 일정기간의 idle 상태 유지되면 RST 송신
  - 위와 같은 경우, 이전 연결에 데이터 송신 시 RST 송신

🌞 TCP의 Exponential Backoff 과정

• 패킷의 오류가 있어서(Time Out) 재전송을 하는 경우에 재전송을 해도해도 안될 수가 있다. 이런 경우 재전송을 짧은 시간에 계속 진행하게 되면 시스템 전체가 느려질 것이다. 그렇기 떄문에 이를 방지하기 위하여 시간으 점차 늘리면서 재전송을 시도하다가, 정해진 횟수를 하고도 되지 않으면 연결을 종료시킨다.