TCP, UDP

목차

• 인터넷 통신
• IP
• TCP, UDP
• PORT
• DNS

TCP & UDP

TCP/UDP는 어느 상황에 사용이 되는것이고, 어떤 특징이 있는지 정리

인터넷 프로토콜 스택의 4계층

• 애플리케이션 계층
  • HTTP, FTP
• 전송 계층
  • TCP, UDP
• 인터넷 계층
  • IP
• 네트워크 인터페이스 계층
  • LAN Driver
  • LAN 장비

인터넷 프로토콜 4계층

채팅 프로그램을 통해 메시지 전송 과정:
1. 웹 브라우저의 채팅 프로그램을 통해 Hello World라는 메시지 입력
2. 소켓 라이브러리(Socket Library)를 통해 OS계층(전송계층)에 해당 메시지 전달
3. OS계층(전송계층)에서는 TCP를 사용하여 해당 메시지를 패킷에 담아 인터넷 계층에 전달
4. OS계층(인터넷계층)에서는 IP 패킷 생성 후 TCP 패킷의 정보를 담는다
5. 마지막으로 네트워크 계층에 IP 패킷을 전달.
6. 이 때 네트워크 인터페이스 LAN카드를 통해 나갈때 이더넷 프레임이 포함되어 서버에 던진다

TCP/IP 패킷 정보

TCP/IP 패킷의 이해:
위에서 말했다시피, TCP정보를 IP패킷으로 감싸준다. 
이때 TCP 정보에는 출발지 PORT, 목적지 PORT, 전송제어 정보, 순서, 검증 정보, 전송데이터를 담고 있다.

TCP 특징 (중요)

전송 제어 프로토콜(Transmission Control Protocol)

• 연결 지향 (계속해서 연결을 유지하는 특징)
  • TCP 3way handshake(가상 연결 : 실제 물리적 연결이 아닌, 논리적 연결)
• 데이터 전달 보증
  • 메시지 전송 시 패킷이 중간에 누락되면 알 수 있다
• 순서 보장
  • 데이터가 전송되는 순서를 보장한다
  • 연결지향, 패킷 손실 여부, 순서 보장이라는 특징을 통해 신뢰성이 높은 프로토콜이다
• 현재는 대부분 TCP 사용하지만 UDP를 사용하는 서비스 역시 많다

연결지향 : TCP 3 way hasdShake

• SYN : 접속 요청
  • Client측에서 서버쪽에 연결이 가능한지 요청을 보낸다.
• ACK : 요청 수락
  • 연결이 가능하면 해당 Client 서버에 응답을 보낸다.
• 참고 : 3. ACK와 함께 데이터 전송 가능

데이터 전달 보증

TCP 데이터 전달 보증:
1. ❗️기존 IP(Interent Protocol)만으로는 데이터 전달 보증이 불가능하다
ex) 쉽게 말해 데이터가 서버에 잘 도착을 했는 지 확인할 방법이 없음(IP만으로)
2. TCP/IP에서 데이터를 전송하게되면 서버에서 데이터를 잘 받았다는 응답을 보내준다.
3. 여기서 한번 더 복기해야 하는 부분은 TCP는 IP의 한계성을 극복하기 위해 나온 프로토콜
4. 어떤 문제가 있으며, 해당 문제를 해결하기 위한 방법을 모색하는 것에 포커스

순서 보증

TCP 데이터 순서 보증:
1. 패킷안에 데이터를 담는다.
2. 패킷(1번, 2번, 3번)이 인터넷망에 던져진다, 이 때 수많은 서버(노드)를 통해 목적지 서버에 도착
3. 근데 패킷이 2번, 3번, 1번 순으로 도착 하였다
4. 이 때 목적지 서버는 패킷의 순서가 잘못 되었음을 판단하고, 해당 패킷을 전부 버린다
5. 후에 클라이언트측에 1번 패킷부터 다시 보내라는 응답(ACK)을 보낸다
6. 해당 요청을 받은 클라이언트는 패킷에 데이터를 새로 담아 요청(Request)을 보낸다

UDP

사용자 데이터그램 프로토콜(User Datagram Protocol)

• 하얀 도화지에 비유(기능이 거의 없음)
• 비연결지향
  • TCP 3 way handshake를 지원하지 않는다
  • 일방적으로 클라이언트 측에서 서버 측으로 전송한다 생각하면 됨
• 데이터 전달 보증
  • UDP는 데이터 전달 보증을 하지 않는다, 데이터가 손실되도 찾을 수 없음
• 순서 보장
  • UDP는 데이터의 순서 역시 보증을 하지 않는다
• 사용 목적
  • 데이터 전달 및 순서가 보장되지 않지만, 단순하고 빠름
  • 즉, 속도가 TCP에 비해 상당히 빠르기에 사용이 된다.
• 정리
  • IP와 거의 같다. +PORT +체크섬 정도만 추가
  • 애플리케이션에서 추가 작업 필요

현재 생태계

TCP?, UDP?:
현재 인터넷망은 대부분 TCP 프로토콜을 기반으로 구현이 되어있다. 
하지만 UDP를 통해 더욱 더 최적화를 수행할 수 있다.