TCP

transmission control protocol

• connection-oriented protocol
  • connection setup
  • connection teardown

• reliable delivery
  • message가 destination process까지 에러 없이 전달된다.
  • message가 순서대로 전달된다.

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TCP

TCP is stream delivery service

• TCP delivers data as a stream of bytes
• Each byte is numbered
  

• Send buffer and receive buffer
  • TCP 내에 buffer에 먼저 쓰고, 버퍼 체크 후 보낸다
  • 둘은 서로 independent
    

• TCP segment : a portion of byte stream + TCP header
  • packet과 비슷한 개념
  • segments라고 불린다.
    

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TCP Connection

• TCP는 connection oriented protocol이다

• 연결을 맺으면 양방향이다. (bi-directional)

• SYN : connection setup
  FIN : connection teardown

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TCP Numbers

Byte number

• byte stream에 있는 각 byte는 byte nubmer를 갖는다
• stream의 첫 번째 byte는 0부터 (2^32-1) 사이의 랜덤값을 할당받는다
  그 숫자부터 시작해서 하나씩 커진다

• 만약 byte stream이 6000 bytes를 갖고,
  random number가 1057로 설정되었으면,
  bytes are numbered from 1057 to 7056

Sequence number

• 각 TCP segment는 sequence number를 갖는다
• sequence number는 segment에 carry된 first byte의 byte number이다
  (뭔소리야 이게..)

• TCP connection이 5000 bytes를 보내야 하고,
  byte number의 first byte는 10,001이다.
  byte stream은 5개의 같은 size segment로 나눠질 때,
  segment들의 sequence number를 찾아라
  

Acknowledge number

• receiver가 segment를 받으면, TCP-ACK message를 보내줘야 한다.
• ACK message 안에, receiver는 acknowledge nubmer를 포함시킨다.

• Acknowledge number
  : the byte number of the last byte receiver received
  without missing bytes + 1
  • 다음번에 내가 받아야 하는 number
  • "next expected byte"

• ack number가 5643이라는 건,
  receiver가 5642로 시작하는 모든 byte를 정상적으로 받았다는 뜻이 된다.

• byte stream이 101부터 시작하고,
  receiver가 받은 byte가 101, 102, 103, 106, 107, 110이면,
  next expected byte는 104이다.

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TCP Functions

• flow control /congestion control -> 왜 에러가 발생하는가
  layer 2에서, 이더넷 와이파이 : 재전송을 해준다
  근데 layer 4에서 또 재전송을 할 필요가 있나?
  
  • layer 2에서의 오류 검출 : 빨간색 부분. 이런 오류를 체크할 수 있어
    근데 아무리 여기서 체크를 해도, 검정색 부분(queue가 가득 차서 router가 패킷 drop, ...)은 layer 2의 재전송 기능으로 해결할 수가 없다.
    그래서 TCP에서는 reliable한 기능이 필요하기 때문에 layer 4에서 또 재전송하는 기능이 필요하다.

• error control -> 에러 발생하면 재전송한다

Flow control

• receiver가 receiving bytes를 잘 다룰 수 있도록 sending speed를 제어한다.
  • 중간 router에서 막히면 병목 현상이 발생할 수 있다

Congestion control

• level of network congestion에 따라 sending speed를 제어한다.

Error control

• erroneous segments are retransmitted for reliable delivery

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TCP Header

• No option으로 20 bytes
• option으로 maximum 60 bytes

Source port / Destination port

• 16 bits (UDP와 동일)

Sequence number

• 32 bits
• segment의 first byte의 byte number
• sender가 receiver에게

Acknowledge number

• 32 bits
• receiver 입장에서 next expected byte
• receiver가 sender에게

HLEN

• header length
• 단위 : 4 bytes (IP header와 비슷)

Reserved

• 안써. NOT used

Window size

• 16 bits
• size of the advertised window
• receiver가 남은 buffer size를 sender한테 보내서, 이걸 보고 sender가 본인 속도 조절을 해.
• the sender should NOT send data more than advertised window
  -> flow control

Control field

URG

• urgent pointer is valid
• segment includes urgent data
• 긴급하게 보낼 게 있다 -> 보내는 데이터에 끼워서 보낸다.
  
• urgent data : data NOT in the original byte stream
• the urgent pointer points to the starting point of the normal data

ACK

• acknowledge field is valid
• ack number가 valid하다
• SYN 제외하고 항상 1

PSH

• push the data
• 이거 빨리 올려라. 빨리 application에게 줘라
• immediately send buffered data to the application
• remote terminal 같은 interactive application에 이용된다

RST

• 서버가 하는거
• reset the connection (when server wants)
• 연결 재설정

SYN

• client가 하는거
• synchronize sequence number during connection (??)
• 연결 설정하기 위한 segment이다
• connection setup

FIN

• client가 하는거
• terminate the connection
• 연결 해제
• connection teardown