📦 TCP (Transmission Control Protocol)

TCP는 전송 계층(Transport Layer)의 대표적인 프로토콜로,
데이터를 신뢰성 있게, 순서대로, 오류 없이 전달하는 것을 목표로 한다.

 

✅ TCP의 3가지 핵심 특징

1. 연결지향(Connection-Oriented): TCP는 데이터를 보내기 전에 먼저 연결부터 설정한다. 이를 3-way handshake라고 한다.
2. 데이터 전달 보장(Reliable Delivery): 전송 중 데이터가 손실되더라도, 송신자가 이를 감지하고 재전송한다. 따라서 수신자는 누락 없이 데이터를 받을 수 있다.
3. 순서 보장(Ordering): TCP는 데이터를 전송한 순서대로 도착하도록 보장한다. 순서가 뒤바뀐 패킷은 버퍼에 저장된 후 재정렬된다.

이러한 특징들 덕분에 TCP는 신뢰할 수 있는 프로토콜로, 웹 브라우징, 이메일, 파일 전송 등 대부분의 애플리케이션에서 널리 사용되고 있다.

 

⚡ 3-Way Handshake란?

TCP/IP로 통신을 시작할 때는 “3단계 절차(3-Way Handshake)” 를 거쳐 클라이언트와 서버 간에 연결을 설정한다. 이 과정을 통해 서로를 “신뢰할 수 있는 상태” 라고 확인한 다음에야 데이터를 주고받는다.

“SYN” : "연결 요청", “ACK” : "응답 확인”

 

1단계: 클라이언트 → 서버

: 클라이언트는 서버에게 SYN 플래그가 설정된 세그먼트를 보낸다. 이 세그먼트에는 초기 순서 번호(Sequence Number)와 윈도우 크기(Window Size) 정보가 담긴다.

예: SYN=1, Seq=100

 

2단계: 서버 → 클라이언트

서버는 클라이언트의 요청을 수락하며 SYN과 ACK 플래그가 동시에 설정된 세그먼트를 보낸다.

SYN=1, ACK=1, Seq=300, ACK=101

즉, 서버는 자신의 초기 순서 번호(300)를 보내고, 클라이언트의 번호(100)를 잘 받았다는 응답(Ack=101)도 함께 보낸다.

 

3단계: 클라이언트 → 서버

클라이언트는 서버의 응답을 확인하고, ACK 플래그가 설정된 세그먼트를 서버에 보낸다.

예: ACK=1, Seq=101, Ack=301

이 과정을 통해 양쪽은 서로의 존재를 확인하고, 시퀀스 번호 동기화도 완료한다. 이제 본격적인 데이터 전송이 가능해진다.

 

🤔 논리적인 연결이라는 점

이렇게 연결을 설정했다 하더라도, 물리적으로는 수많은 노드(라우터, 스위치 등)를 거친다. 이 중간 노드들은 TCP 연결 상태를 기억하지 않기 때문에, 연결은 어디까지나 “종단 간(end-to-end)의 논리적 연결” 일 뿐이다.

 

🙂 데이터 전달 보증

클라이언트가 서버에 메시지를 보낼 때, 단순히 "보냈다" 고 끝나지 않는다. TCP는 반드시 “수신자로부터 확인 응답(ACK)” 을 받아야만 전송이 완료된 것으로 간주한다.

만약 응답이 없거나 손실되면?

: 재전송 타이머가 동작해 자동으로 패킷을 다시 보낸다. 이런 방식 덕분에, TCP는 손실 없이 완전한 데이터 전달을 보장한다.

 

🔤 순서 보장

클라이언트가 패킷을 1번, 2번, 3번 순서로 보냈다고 가정하자. 하지만 서버는 네트워크 상황에 따라 1번, 3번, 2번 순서로 받을 수도 있다.

이럴 때 TCP는 다음과 같은 방식으로 동작한다:

• 도착한 패킷은 일단 버퍼에 저장한다.
• 아직 도착하지 않은 패킷이 오기를 기다리며, 순서대로 정렬한 후 애플리케이션에 전달한다.
• 일정 시간 내에 안 오면 송신자에게 재전송 요청을 보낼 수도 있다.

 

✨ 마무리하며

TCP는 다음과 같은 이유로 신뢰성이 중요한 애플리케이션에서 선호된다:

• 연결을 통해 통신 상대를 확인하고,
• 데이터가 빠지지 않고 도착하는지 확인하며,
• 순서도 보장하기 때문이다.

하지만 이러한 신뢰성의 대가는 있다. ”오버헤드와 지연(latency)” 이 발생하므로, 실시간성이 중요한 영상 스트리밍이나 온라인 게임 등에서는 UDP가 쓰이기도 한다.