[네트워크] TCP와 UDP

TCP와 UDP는 전송 계층에서 통신 활성화를 위해 사용되는 프로토콜입니다.

• TCP : 신뢰성, 연결 지향적
• UDP : 비신뢰성, 비연결성, 실시간

 

프로토콜이란?

통신 규약으로 컴퓨터 내부에서, 또는 컴퓨터 사이에서 데이터의 교환 방식을 정의하는 규칙 체계입니다.

 

 

TCP란?

Transmission Control Protocal의 약자로 직역해보면 전송 제어 프로토콜로,

인터넷상에서 데이터를 메시지의 형태로 보내기 위해 IP와 함께 사용하는 프로토콜입니다.

 

일반적으로 TCP와 IP를 함께 사용

- IP:  데이터의 배달을 처리

- TCP: 패킷을 추적 및 관리

 

** 패킷이란?

인터넷 내에서 데이터를 보내기 위한 경로 배정(라우팅)을 효율적으로 하기 위해서 데이터를 여러 개의 조각인 패킷으로 나누어 전송합니다.

데이터는 패킷 단위로 나누어 같은 목적지(IP계층)으로 전송됩니다.

 

신뢰성을 보장

- TCP는 신뢰성 있는 데이터 전송과 연결형 서비스를 지원하는 프로토콜로 인터넷 환경에서 기본으로 사용됩니다.

- 흐름 제어, 혼잡 제어, 오류 제어를 통해 신뢰성을 보장합니다.

- 이러한 과정때문에 UDP 보다 전송 속도가 느리다는 단점이 있습니다.

 

TCP 통신 과정

- 사전에 3-way handshake라는 과정을 통해 연결을 설정하고 통신을 시작합니다.

- 4-way handshake과정을 통해 연결을 해제(가상 회선 방식)합니다.

- TCP는 패킷을 추적하며, 나누어 보내진 데이터를 목적지에서 받고 재조립할 수 있습니다.

 

** TCP의 가상 회선 방식

송신측과 수신측을 연결하여 패킷을 전송하기 위한 논리적 경로를 배정한다는 뜻

 

흐름 제어

송신측과 수신측 사이의 데이터 처리 속도 차이를 해결하기 위한 기법입니다.

만약, 송신측 전송량>수신측 전송량 이라면, 전송된 패킷은 수신측 큐를 넘어서 손실되기 때문에 송신측 패킷 전송량을 제어합니다.

 

1. Stop and Wait

- 매번 전송한 패킷에 대한 확인 응답을 받아야 다음 패킷을 전송할 수 있음

- 비효율적인 단점, Give&Take

 

2. Sliding Window

- Stop and Wait의 비효율성 개선

- 수신측에서 설정한 윈도우 크기만큼 송신측에서 확인 응답 없이 세그먼트를 전송하여 데이터 흐름을 동적으로 조절

 

** 윈도우란?

송신, 수신 스테이션 양쪽에서 만들어진 버퍼의 크기

 

오류 제어

오류 검출과 재전송을 포함합니다.

ARQ기법을 사용해 프레임이 손상되었거나 손실되었을 경우, 재전송을 통해 오류를 복구합니다. 

 

1. Stop and Wait ARQ

- Stop and Wait의 오류제어

 

2. Go-Back-n ARQ

- Sliding Window의 오류제어

 

혼잡 제어

송신측의 데이터 전달과 네트워크의 데이터 처리 속도를 해결하기 위한 기법입니다.

네트워크 혼잡을 피하기 위해 송신측에서 보내는 데이터의 전송 속도를 제어합니다.

 

1. AIMD

- 처음에 패킷 하나를 보내는 것으로 시작해 전송한 패킷이 문제가 없이 도착한다면 Window Size를 1씩 증가

- 패킷 전송이 실패하거나 TIME_OUT이 발생하면 Window Size를 절반 감소

 

2. Slow Start

- AIMD가 전송 속도를 올리는 데 오래걸리는 단점을 극복

- AIMD처럼 처음에 패킷을 하나씩 보내는 것부터 시작하여 패킷이 문제없이 도착하면 각각의 ACK 패킷마다 Window Size를 1씩 증가

- 한 주기가 지나면 Window Size는 2배가 됨

- 혼잡이 발생하면 Window Size를 1로 떨어뜨림

 

** 네트워크 혼잡

한 라우터에게 데이터가 몰려 모든 데이터를 처리할 수 없는 경우, 호스트들의 재전송의 혼잡으로 오버플로우나 데이터 손실이 발생

 

TCP 사용 예시

- 웹 HTTP 통신, 이메일, 파일 전송

 

 

UDP란?

User Datagram Protocal의 약자로 직역해보면 사용자 데이터그램 프로토콜로,

데이터를 데이터그램 단위로 처리하는 프로토콜입니다.

 

** 데이터그램란?

독립적인 관계를 지니는 패킷이라는 뜻

 

비연결형 프로토콜

- UDP는 비연결형 프로토콜로 사전에 연결 설정 없이 데이터를 전달합니다.

(연결을 위해 할당되는 논리적인 경로가 없다는 뜻)

- 하나의 메세지에서 분할된 각각의 패킷은 서로 다른 경로로 전송될 수 있습니다.

- 데이터를 서로 다른 경로로 독립적으로 처리하게 됩니다.

- 송신측에서 전송한 패킷의 순서와 수신측에서 도착한 패킷의 순서가 다를 수 있다. (순서부여X, 재조립X)

- 패킷에 순서 부여나 재조립등의 기능을 처리하지 않기 때문에 연속성이 중요한 서비스에 사용됩니다.

- 이러한 과정때문에 전송 속도가 빠르고 네트워크 부하가 적지만, 신뢰성을 보장하지 못합니다.

 

UDP 사용 예시

- 재선송을 하면 안되는 서비스에 사용

- RTP, Multicast, DNS

 

 

TCP와 UDP 비교

	TCP	UDP
연결 방식	연결형	비연결형
패킷 교환 방식	가상 회선	데이터그램
전송 순서	보장	보장X
수신 여부 확인	O	X
통신 방식	1:1 통신	1:1 , 1:N, N:N 통신
신뢰성	높음	낮음
속도	느림	빠름

 

 

 

 

 

 

https://github.com/WooVictory/Ready-For-Tech-Interview/blob/master/Network/TCP.md

GitHub - WooVictory/Ready-For-Tech-Interview: 💻 신입 개발자로서 준비를 하기 위해 지식을 정리하는 공간

https://github.com/WooVictory/Ready-For-Tech-Interview/blob/master/Network/UDP.md

GitHub - WooVictory/Ready-For-Tech-Interview: 💻 신입 개발자로서 준비를 하기 위해 지식을 정리하는 공간

https://livlikwav.github.io/study/tcp-and-udp/

TCP와 UDP의 차이

https://mangkyu.tistory.com/15

[TCP/UDP] TCP와 UDP의 특징과 차이