[Network] UDP / TCP Protocol

UDP 프로토콜

• UDP헤더는 8바이트로 간략한 구조 (최소화된 오버헤드 구조)
• 비연결형의 신뢰성이 낮은 전송 프로토콜
• 메시지 단위의 전송 프로토콜
  • 메시지를 더 작은 단위로 자르거나 재조합 X
  • 필요한 경우 응용계층 혹은 IP계층에서 자르고 재조합
• 비정규적 송신율(Unregulated Sending Rate)
  • 송신율에 간섭하지 않고, 응용계층의 의도대로 전송 (네트워크 상황 고려X)
  • TCP는 자체적으로 송신율 제어

 

 

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TCP 프로토콜

• 스트림 배달(Stream Delivery) 서비스 제공
  • 바이트 스트림 형태로 데이터 송수신
  • 데이터의 시작과 끝을 구분하지 않고 연속적인 데이터의 흐름으로 처리
• 흐름제어와 오류제어를 위한 송수신 버퍼(Buffer)
• TCP 세그먼트(Segment)
  • TCP는 스트림 배달을 제공하지만, 하위계층인 IP프로토콜은 패킷의 형태로 데이터 전달
  • -> TCP는 일련의 바이트를 세그먼트라는 패킷으로 그룹화
• 전이중 통신 서비스 : 양방향 데이터 송수신
• 신뢰성 서비스  : 확인응답 메커니즘을 이용하여 오류없는 데이터 전송 서비스 제공
• 연결 지향 서비스
  • 두 TCP간에 가상 연결을 설정한 이후에 데이터를 교환
  • 데이터 교환이 완료된 이후에 연결 종료
• 번호화 시스템
  • 실제 IP패킷으로 전송되는 세그먼트 단위의 순서번호는 없으며, 모든 데이터 바이트에 순서 번호를 부여함
  • TCP헤더의 송신 순서번호 : 현재 세그먼트에 있는 첫번째 바이트의 순서번호(임의 번호부터 시작)
  • TCP헤더의 확인 응답번호 : 수신측에서 수신하기를 기대하는 다음 바이트의 순서번호

 

* TCP 세그먼트(Segment)

• 송신자 / 수신자 포트번호 (Source/Destination Port Address) : 송신측/수신측 응용프로세스를 구분하는 포트주소
• 순서번호(Sequence Number)
  • 세그먼트에 포함된 데이터의 첫번째 바이트에 부여된 번호
  • 연결 설정 시, 난수 발생기를 이용해서 초기 순서번호 생성
• 확인 응답번호(Acknowledgement Number) : 수신측에서 수신할 것을 기대하는 다음 바이트의 순서 번호
• 헤더길이(Header Length) 
  • TCP헤더의 길이로서 4바이트 워드의 개수로 표현
  • 5(5x4=20바이트)에서 15(15x4=60바이트) 사이의 값
• 윈도우 크기(Window Size) : 수신기의 윈도우(rwnd; receiving window) 크기
• 검사합(Checksum) : 데이터 오류를 감지하기 위한 필드
• 긴급포인터(Urgent Pointer) : 긴급플래그(Urgent Flag)가 1로 설정된 경우에만 의미있는 것으로, 긴급 데이터 바이트 위치 표현
• 옵션(Option) : 최대 40바이트까지의 추가적인 정보 전달 필드
• 제어 필드(Control Field) : 연결 설정/해제/리셋, 데이터 전송 모드 등을 표현하는 플래그

 

* TCP 옵션

• 최대 40바이트까지의 추가적인 정보를 전달하는 필드
• 2가지 유형의 옵션 필드 : Single-byte / Multiple-byte
• 최대 세그먼트 크기(MSS; Maximum Segment Size)
  • 하나의 세그먼트로 수신할 수 있는 데이터 부분의 최대 크기
  • 연결 설정 단계에서 수신하고자 하는 MSS값을 교환하여 작은 값으로 결정하며, 이 옵션이 없으면 기본값 536바이트
  • 연결이 유지되어 있는 동안에는 변경되지 않음
• 윈도우 확장 인자(Window Scale Factor)
  • 네트워크가 고속화된 상황에서 기본헤더에 포함된 수신측 윈도우 크기는 최대 65,535 바이트로서 불충분할 수 있음
  • 윈도우 확장 인자는 연결 설정 과정에서만 결정 가능하며, 연결이 유지되어 있는 동안에는 변경되지 않음
  • 새로운 수신 윈도우 크기 = 기본헤더의 수신윈도우 크기 X 2(윈도우 확장인자)
• 타임스탬프(Timestamp) : 패킷의 왕복시간(RTT; Round Trip Time)을 측정함
• SACK-허용, SACK 옵션
  • TCP 기본 헤더에 있는 확인응답은 누적 확인응답 방식
  • 누적 확인 응답방식만 사용하면 N-프레임-후퇴 방식처럼 비효율적인 상황이 발생하기 때문에 이를 해결하기 위한 방안
  • 선택적 확인응답(SACK; Selective ACK)를 이용하여, 어느 세그먼트가 정상적으로 도착하였는지 정확한 정보를 전달할 수 있음