TCP UDP

OSI 7layer

Transport Layer(4 Layer)

• 송신자와 수신자를 연결하는 통신 서비스를 제공하는 계층(데이터 전달 담당)
• 신뢰성 있는 연결을 유지할 수 있도록 도와준다.
  • Endpoint(사용자) 간의 연결을 생성하고, 데이터를 얼마나 보냈는지 얼마나 받았는지, 제대로 받았는지등을 확인한다.
• 데이터를 보내기 위해 사용하는 프로토콜 : TCP , UDP

Network Layer(3 Layer)

• IP(Internet Protocol)이 활용되는 부분
• 한 Endpoint가 다른 Endpoint로 가고자 할 경우, 경로와 목적지를 찾아준다. 이를 Routing이라고 하며 대역이 다른 IP들이 목적지를 향해 제대로 찾아갈 수 있도록 돕는 역할을 한다.

 

TCP(Transmission Control Protocal)

인터넷상에서 데이터를 메세지의 형태로 보내기 위해 IP와 함께 사용하는 프로토콜

일반적으로 TCP와 IP 함께 사용하는데,

IP가 데이터의 배달을 처리한다면, TCP는 패킷을 추적 및 관리하게 된다.

TCP(Transmission Control Protocal)

 

TCP 특징

연속성보다 신뢰성이 있는 전송이 중요할 때 사용하는 프로토콜

• 연결 지향 방식
  • 패킷을 전송하기 위한 논리적 경로를 배정
• 3-way handshaking과정을 통해 연결을 설정하고 4-way handshaking을 통해 해제한다.
  • 3-way handshaking과정 : 목적지와 수신지를 확실히 하여 정확한 전송을 보장하기 위해 세션을 수립하는 과정을 의미
• 흐름 제어 및 혼잡 제어
  • 흐름 제어송신하는 곳에서 감당되지 않는 많은 데이터를 빠르게 보내 수신하는 곳에서 문제가 발생하는 것을 막는다.
  • 데이터를 송신하는 곳과 수신하는 곳의 데이터 처리 속도를 조절하여 수신자의 버퍼 오버플로우를 방지하는 것이다.
  • 혼잡 제어정보의 소통량의 과다하면 패킷을 조금만 전송하여 혼잡 붕괴 현상이 일어나는 것을 막는다.
  • 네트워크 내의 패킷 수가 넘치게 증가하지 않도록 패킷 오버플로우는 방지하는 것이다.
• 높은 신뢰성을 보장한다.
• UDP보다 속도가 느리다.
  • 연결형 서비스, 3-way handshaking과정, 데이터의 흐름 제어 및 혼잡 제어 기능은 CPU를 사용하기때문에 속도에 영향을 준다.
• 전이중(Full-Duplex),점대점(Point to Point) 방식

예를 들면 파일 전송과 같은 경우 사용된다.

 

TCP 서버의 특징

• 서버소켓은 연결만을 담당한다.
• 연결과정에서 반환된 클라이언트 소켓은 데이터의 송수신에 사용된다
• 서버와 클라이언트는 1대1로 연결된다.
• 스트림 전송으로 전송 데이터의 크기가 무제한이다.
• 패킷에 대한 응답을 해야하기 때문에(시간 지연, CPU 소모) 성능이 낮다
• Streaming 서비스에 불리하다. (손실된 경우 재전송 요청을 하므로)

 

TCP/IP

• (참고) Internet Protocol Suite인터넷에서 컴퓨터들이 서로 정보를 주고 받는데 쓰이는 프로토콜의 모음
• 인터넷 프로토콜 슈트중 TCP와 IP가 가장 많이 쓰이기때문에 TCP/IP 프로토콜 슈트라고도 불린다.
• Internet Protocol Suite

패킷 통신 방식의 인터넷 프로토콜 IP와 전송 조절 프로토콜 TCP로 이루어져있다.

IP는 패킷 전달 여부를 보증하지 않고, 패킷을 보낸 순서와 받는 순서가 다를 수 있다.

TCP는 IP 위에서 동작하는 프로토콜로, 데이터의 전달을 보증하고 보내는 순서대로 받게 해준다.

HTTP(웹), FTP(원격 터미널 접속), SMTP(전자메일) 등 TCP를 기반으로 한 많은 수의 애플리케이션 프로토콜들이 IP 위에서 동작하기 때문에, 묶어서 TCP/IP로 부르기도 한다.

송신자가 수신자에게 IP 주소를 사용하여 데이터를 전달하고, 그 데이터가 제대로 갔는지, 너무 빠르진 않았는지, 제대로 받았다고 연락은 오는지에 대한 이야기를 하는 것이다

 

 

UDP(User Datagram Protocol)

데이터를 데이터그램 단위로 처리하는 프로토콜

데이터 그램이란 독립적인 관계를 지니는 패킷

연결을 위해 할당되는 논리적인 경로가 없기 때문에 각각의 패킷은 다른 경로로 전송되고, 각각의 패킷은 독립적인 관계를 지니게 되는데, 이렇게 다른 경로로 독립적으로 처리하게 되는 프로토콜

UDP(User Datagram Protocol)

 

UDP 특징

신뢰성보다 연속성이 중요한 서비스에 자주 사용하는 프로토콜

• 비연결형 서비스로 데이터그램 방식을 제공한다
• 정보를 주고 받을 때 정보를 보내거나 받는다는 신호절차를 거치지 않는다
• UDP헤더의 CheckSum 필드를 통해 최소한의 오류만 검출한다
• 신뢰성이 낮다
• TCP보다 속도가 빠르다
• 네트워크 부하가 적다

예를 들면 실시간 서비스(streaming)에 사용된다.

 

UDP 서버의 특징

• UDP에는 연결 자체가 없어서 (connect 함수 불필요) 서버 소켓과 클라이언트 소켓의 구분이 없다
• 소켓 대신 IP를 기반으로 데이터를 전송한다
• 서버와 클라이언트는 1대1, 1대N, N대M등으로 연결될 수 있다
• 데이터그램(메세지)단위로 전송되며 그 크기는 65535바이트로, 크기가 초과하면 잘라서 보낸다
• 흐름 제어가 없어서 패킷이 제대로 전송되었는지, 오류는 없는지 확인할 수 없다.
• 파일 전송과 같은 신뢰성이 필요한 서비스보다 성능이 중요시 되는 경우에 사용된다.

 

 

TCP와 UDP의 비교

TCP와 UDP의 비교

 

참고

패킷(Packet)

인터넷 내에서 데이터를 보내기 위한 경로배정(라우팅)을 효율적으로 하기 위해서 데이터를 여러 개의 조각들로 나누어 전송을 하는데 이때, 이 조각을 **패킷**이라고 한다.

TCP는 패킷을 어떻게 추적 및 관리하는가

데이터는 패킷 단위로 나누어 같은 목적지(IP계층)으로 전송된다.

예를 들어 한줄로 서야하는 A,B,C라는 패킷들이 발신지에서 출발하여 수신지로 간다고 해보자.

그런데 A,B,C가 순차적으로 가는 상황에서 B가 길을 잘못 들어서 분실되었다고 해보자. 하지만 목적지에는 A,B,C가 모두 필요한지 모르고 A,C만 보고 다 왔다고 착각할 수 있다.

그렇기 때문에 A,B,C라는 패킷에 1,2,3이라는 번호를 부여하여 패킷의 분실 확인과 같은 처리를 하여 목적지에서 재조립을 한다.

이런 방식으로 TCP는 패킷을 추적하며, 나누어 보내진 데이터를 받아 조립할 수 있다.

Handshake

• 자세히 살펴보기

3-way handshake

TCP/IP 프로토콜을 이용해서 통신을 하는 응용프로그램이 데이터를 전송하기 전에 먼저 정확한 전송을 보장하기 위해 상대방 컴퓨터와 사전에 세션을 수립하는 과정

3way handshake는 양쪽 모두 데이터를 전송할 준비가 되어있다는 것을 보장하고, 실제로 데이터 전달이 시작하기 전에 다른 한쪽이 준비되었다는 것을 알 수 있도록 해준다

4-way handshake

3way handshake가 연결확립을 위해 진행했다면 4way handshake는 세션을 종료하기 위해 수행되는 절차 를 말한다.

 

TCP 헤더 및 3-way handshake 참고 자료

TCP/IP 쉽게 이해하기