TCP, UDP란

TCP UDP란

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TCP, UDP 는 TCP/IP 모델의 전송 계층 에서 사용하는 프로토콜 입니다.

TCP, UDP 모두 패킷을 한 컴퓨터에서 다른 컴퓨터로 전달해주는 IP 프로토콜을 기반으로 구현되어있습니다.

TCP는 연속성보다 신뢰성이 있는 전송이 중요할 때 사용하는 프로토콜입니다.

UDP는 신뢰성보다 연속성이 있는 전송이 중요할 때 사용하는 프로토콜입니다.

그럼 TCP부터 자세히 알아보겠습니다.

TCP

TCP는 Transmission Control Protocol의 약자입니다.

네트워크에 연결된 컴퓨터에서 실행되는 프로그램 간의 데이터를

안정적으로, 순서대로, 에러없이 교환하게 해줍니다.

연결형 서비스

TCP는 연결형 서비스로 가상 회선 방식을 제공합니다.

3-way handshaking을 통해 연결을 설정하고

4-way handshaking을 통해 연결을 해제합니다.

3-way handshaking

SYN: synchronize sequence numbers

ACK: acknowledgment

1. 클라이언트는 서버에 접속을 요청하는 SYN 패킷을 보낸다.

   이때 클라이언트는 SYN/ACK 응답을 기다리는 SYN_SENT 상태가 된다.

2. 서버는 SYN 요청을 받고 클라이언트에게 요청을 수락한다는 ACK와 SYN flay가 설정된 패킷을 전송한다.

   이때 서버는 클라이언트가 다시 ACK로 응답하기를 기다리는 SYN_RECEIVED상태가 된다.

3. 클라이언트는 다시 서버에게 ACK를 보내고 이후로는 연결이 이루어지고 데이터가 오고가게 된다.

   이때 서버의 상태는 ESTABLISHED가 된다.

4-way handshaking

1. 클라이언트가 연결을 종료하겠다는 FIN 플래그를 전송한다.

2. 서버에서는 확인 메시지를 보내고 자신의 통신이 끝날때까지 기다리게 된다.

   이때 서버의 상태는 TIME_WAIT 가 된다.

3. 서버의 통신이 끝났으면 연결이 종료되었다고 클라이언트에게 FIN 플래그를 전송한다.

4. 클라이언트는 확인했다는 메시지를 보낸다.

흐름제어 (Flow Control)

데이터 처리 속도를 조절하여 수진자의 버퍼 오버플로우를 방지합니다.

데이터를 송신하는 쪽에서 감당이 안될정도로 많은 데이터를 빠르게 보내는 것을 방지합니다.

수신자가 Window Size 값을 통해 수신량을 정할 수 있습니다.

혼잡제어 (Congestion Control)

네트워크 내의 패킷 수가 넘치게 증가하지 않도록 방지합니다.

정보의 전송량이 많다면 패킷을 조금만 전송하여 혼잡 붕괴 현상이 일어나는 것을 방지합니다.

신뢰성이 높은 전송 (Reliable Transmission)

• Dupack-based retransmission

  정상적인 상황에서는 ACK값이 연속적으로 전송되어야 합니다.

  ACK값이 중복으로 올 경우 패킷 이상을 감지하고 재전송을 요청합니다.

• Timeout-based retransmission

  일정시간동안 ACK 값을 수신하지 못할 경우 재전송을 요청합니다.

전이중, 점대점 방식

• 전이중 (Full-Duplex)

  전송이 양방향으로 동시에 일어날 수 있습니다.

• 점대점 (Point to Point)

  각 연결이 정확히 2개의 종단점을 가지고 있습니다.

= 멀티캐스팅이나 브로드 캐스팅을 지원하지 않습니다.

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TCP Header 정보

필드	설명	크기(bit)
송수신자의 포트 번호	TCP로 연결되는 가상 회선 양단의 송수신 프로세스에 할당되는 포트 주소	16
시퀀스 번호(Sequence Number)	송신자가 지정하는 순서 번호, 전송되는 바이트 수를 기준으로 증가	32
응답 번호(ACK Number)	수신 프로세스가 제대로 수신한 바이트의 수를 응답하기 위해 사용	32
데이터 오프셋(Data Offset)	TCP 세그먼트의 시작위치를 기준으로 데이터의 시작 위치 표현(TCP 헤더의 크기)	4
예약 필드(Reserved)	사용하지 않지만 나중을 위한 예약 필드, 0으로 채워져야한다	6
제어 비트(Flag bit)	SYN, ACK, FIN 등의 제어 번호	6
윈도우 크기(Window Size)	수신 윈도우의 버퍼 크기를 지정할때 사용, 0이면 프로세스의 전송 중지	16
체크섬(Checksum)	TCP 세그먼트에 포함되는 프로토콜 헤더와 데이터에 대한 오류 검출 용도로 사용	16
긴급 위치(Urgent Pointer)	긴급 데이터를 처리하기 위해 사용, URG 플래그 비트가 지정된 경우에만 유효	16

제어 비트 정보

종류	설명
URG	긴급 위치 필드가 유효한지 설정
ACK	응답 번호 필드가 유효한지 설정, 클라이언트가 보낸 최초의 SYN 패킷 이후 전송되는 모든 패킷에는 이 플래그가 설정되어야 함
PSH	수신 어플리케이션에 버퍼링된 데이터를 상위 계층에 전달할 때 사용
RST	연결의 리셋이나 유요하지 않은 세그먼트에 대해 응답할때 사용
SYN	연결 설정 요구. 동기화 시퀀스 번호. 양쪽이 보낸 최초의 패킷에만 이 플래그가 설정되어 있어야 함
FIN	더 이상 전송할 데이터가 없을때 연결 종료 의사 표시

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UDP

UDP는 User Datagram Protocol의 약자입니다.

여기서 Datagram은 독립적인 관계를 지니는 패킷을 뜻합니다.

즉, 각각의 패킷이 독립적이기 때문에 패킷마다 서로 다른 경로로 독립적으로 처리하게 됩니다.

비연결형 서비스

UDP는 비연결형 서비스 입니다.

때문에 정보를 주고받을 때 TCP의 3-way-handshaking 과 같은 연결절차를 밟지 않습니다.

그렇게 때문에 TCP 보다 속도가 빠른 것이 특징입니다.

비신뢰성 서비스

UDP는 수신지에서 패킷을 제대로 받던, 받지않던 상관않고 그저 데이터를 전송할 뿐입니다.

UDP Header 정보

필드	설명	크기(bit)
송수신자의 포트 번호	TCP로 연결되는 가상 회선 양단의 송수신 프로세스에 할당되는 포트 주소	16
데이터의 길이	UDP 헤더와 데이터의 총 길이	16
체크섬(Checksum)	TCP 세그먼트에 포함되는 프로토콜 헤더와 데이터에 대한 오류 검출 용도로 사용	16

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TCP와 UDP의 차이점

TCP	UDP
연결형 프로토콜	비연결형 프로토콜
데이터의 경계를 구분하지 않음	데이터의 경계를 구분함
신뢰성 있는 데이터 전송	비신뢰성의 데이터 전송
일 대 일(Unicast) 통신	일 대 일, 일 대 다(Broadcast)), 다 대 다(Multicast) 통신