TCP와 UDP

미호,미미와 함께하는 개발 blog.·2022년 12월 16일

개념정리

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TCP와 UDP?

: 네트워크의 계층 중 전송계층에서 사용하는 프로토콜 중에서 데이터를 보내기 위해 사용하는 프로토콜이다.
전송계층은 송신자와 수신자를 연결하는 통신서비스를 제공하는 계층으로, 데이터의 전달을 담당한다.

➡︎ OSI 7Layer, TCP/IP 4Layer

TCP란?

: Transmission Control Protocol, 전송을 제어하는 프로토콜
인터넷상에서 데이터를 메시지의 형태로 보내기 위해 IP와 함께 사용하는 프로토콜이다.

일반적으로 TCP와 ip를 함께 사용하는데, ip가 데이터의 배달을 처리한다면 TCP는 패킷을 추적 및 관리한다.

TCP는 연결형 서비스를 지원하는 프로토콜, 인터넷 환경에서 기본으로 사용한다.

패킷(packet)이란?
: 인터넷 내에서 데이터를 보내기위한 경로배정(라우팅)을 효율적으로 하기 위해서 데이터를 여러개의 조각들로 나눠 전송하는데 이때, 이 조각을 패킷이라고 합니다.

위의 그림에서 3,2,1이 번호를 매긴 패킷이다.
패킷에 번호를 부여하여 분실되지 않도록 처리를 하여 목적지에서 재조립한다.

TCP의 특징

연결 지향 방식
3-way handshaking과정을 통해 연결을 설정하고, 4-way handshaking을 통해 해제한다.
흐름제어 및 혼잡제어
높은 신뢰성을 보장한다.
UDP보다 속도가 느리다.
전이중(Full-Duplex), 점대점(Point to Point) 방식.

➡︎ TCP가 연결 지향 방식이라는 것은 패킷을 전송하기 위한 논리적 경로를 배정한다는 것이다.
3-way handshaking 과정은 목적지와 수신지를 확실히 하여 정확한 전송을 보장하기 위해 세션을 수립하는 과정을 의미한다.
➡︎➡︎ 이러한 특징을 갖는 이유는, TCP는 연결형 서비스로 신뢰성을 보장하기 때문이다.
데이터의 흐름제어나 혼잡제어의 기능도 하지만, 이 때문에 UDP보다 속도가 느리다.
따라서, TCP는 연속성보다 신뢰성있는 전송이 중요할 때 사용하는 프로토콜이다. (예, 파일전송)

TCP*서버의 특징

서버소켓은 연결만을 담당한다.
연결과정에서 반환된 클라이언트 소켓은 데이터의 송수신에 사용된다.
서버와 클라이언트는 1:1로 연결된다.
스트림 전송으로 전송데이터의 크기가 무제한이다.
패킷에 대한 응답을 해야하기 때문에 (시간지연, cpu소모) 성능이 낮다.
Streaming 서비스에 불리하다. (손실된 경우 재전송 요청을 하기때문)

UDP (User Datagram Protocol)

: 데이터를 데이터그램 단위로 처리하는 프로토콜
→ 데이터그램이란, 독립적인 관계를 지니는 패킷이다.

UDP는 비연결형 프로토콜으로, 연결을 위해 할당되는 논리적인 경로가 없다.

각각의 패킷은 다른 경로로 전송되고, 각각의 패킷은 독립적인 관계를 지니게 되는 프로토콜이다.

UDP 특징

비연결형 서비스로 데이터그램 방식을 제공한다.
정보를 주고받을 때 정보를 보내거나 받는다는 신호절차를 거치지 않는다.
UDP헤더의 CheckSum 필드를 통해 최소한의 오류만 검출한다.
신뢰성이 낮다.
TCP보다 속도가 빠르다.
➡︎ 비연결형 서비스이기 때문에, 연결을 설정하고 해제하는 과정이 없다.
패킷에 순서부여, 재조립, 흐름 제어 또는 혼잡제어와 같은 기능도 처리하지 않기 때문에 TCP보다 속도가 빠르며 네트워크 부하가 적다는 장점이 있지만, 신뢰성있는 데이터의 전송을 보장하지는 못한다.
➡︎➡︎ 신뢰성보다는 연속성이 중요한 서비스, 실시간 서비스(streaming)에 자주 사용된다.

UDP 서버의 특징

UDP에는 연결자체가 없어서(connect 함수 불필요) 서버 소켓과 클라이언트 소켓의 구분이 없다.
소켓대신 ip를 기반으로 데이터를 전송한다.
서버와 클라이언트는 1:1, 1:N, N:M 등으로 연결될 수 있다.
데이터그램(메시지) 단위로 전송되며 그 크기는 65535byte로, 크기가 초과하면 잘라서 보낸다.
흐름제어(flow control)가 없어서 패킷이 제대로 전송됐는지, 오류가 없는지 확인할 수 없다.
파일 전송과 같은 신뢰성이 필요한 서비스보다 성능이 중요시되는 경우에 사용된다.

흐름제어(Flow Control)와 혼잡제어(Congestion Control)?

: 흐름제어는 데이터를 송신하는 곳과 수신하는 곳의 데이터 처리속도를 조절하여 수신자의 버퍼 오버플로우를 방지하는 것이다.
예를들어, 송신하는 곳에서 감당안되게 데이터를 빠르고 많이 보내면 수신자에서 문제가 발생하기 때문이다.
혼잡제어는 네트워크 내의 패킷수가 넘치게 증가하지 않도록 방지하는 것이다.
만약 정보의 소통량이 과다하면, 패킷을 조금만 전송하여 혼잡 붕괴 현상이 일어나는 것을 막는다.