[네트워크] IP / TCP, UDP

인프런 - 모든 개발자를 위한 HTTP 웹 기본 지식

 

어떻게 컴퓨터 2대가 인터넷을 통하여 통신을 할 수 있을까?

IP

• IP주소에 따라서 통신할 수 있다.
• 지정한 IP 주소에 데이터를 전달할 수 있다.
• 패킷이라는 통신 단위로 데이터를 전달한다.

IP 패킷 정보

- 출발 IP
- 목적 IP
- 전송 데이터 ...

• 클라이언트 패킷 전달
• 서버 패킷 전달

IP 프로토콜의 한계

1. 비연결성
2. 비신뢰성
3. 프로그램 구분 불가능

 

1. 비연결성

패킷을 받을 대상이 없거나 서비스 불능 상태여도 패킷을 전송한다.

2. 비신뢰성

• 중간에 패킷이 사라질 수 있다.
  • 인터넷 망의 문제, 서버 문제 등으로 중간에 패킷이 소실될 수 있다.
• 패킷이 순서대로 오지 않을 수 있다.
  • 패킷 용량이 큰 경우, 패킷을 나눠서 전송하게 된다. 이 때, 패킷이 순서대로 도착하지 않을 수 있다.

3. 프로그램 구분

같은 IP를 사용하는 서버에서 통신하는 어플리케이션이 2개 이상일 수 있다.

 

TCP, UDP

IP 프로토콜의 한계를 극복하기 위해 등장하였다.

인터넷 프로토콜 스택의 4계층

패킷 통신을 위해 거쳐야하는 OSI 7 계층을 단순화 시킨 계층으로 총 4가지 계층이 있다.

 

1. 어플리케이션 계층 - HTTP, FTP
2. 전송 계층 - TCP, UDP
3. 인터넷 계층 - IP
4. 네트워크 인터페이스 계층 - Ethernet

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전송계층: TCP

TCP/IP 패킷 정보

- IP 패킷 정보
- 출발지 PORT
- 목적지 PORT
- 전송 제어
- 순서
- 검증 정보

IP의 한계를 극복하기 위해 IP 패킷 정보 이외에 추가 정보들이 있다.

 

TCP의 특징

• 전송 제어 프로토콜: Transmission Control Protocol
• 신뢰할 수 있는 프로토콜
• 현재 대부분 TCP를 사용한다.

 

IP의 문제점을 해결한 TCP의 특징은 아래와 같다.

1. 연결지향: TCP 3 way handshake(가상 연결)
2. 데이터 전달 보증
3. 순서 보장

 

연결지향: TCP 3 way handshake

IP 프로토콜의 비연결성 문제를 해결

1. 클라이언트 → 서버: SYN
2. 서버 → 클라이언트: SYN + ACK
3. 클라이언트 → 서버: ACK

• 연결 과정 후에 데이터를 전송할 수 있다.
• 최적화되어서 3번 과정에서 ACK과 함께 데이터를 전송할 수 있다.

- SYN: 접속 요청
- ACK: 요청 수락

• 클라이언트와 서버 모두 SYN과 ACK을 전송하고 응답받으면서 클라이언트도 서버를 신뢰할 수 있고, 서버도 클라이언트를 신뢰할 수 있다.
• 클라이언트와 서버가 실제로 연결이 된 것이 아니라 개념적으로만 연결된 것이다.

 

데이터 전달 보증

IP 프로토콜의 비신뢰성 문제를 해결

클라이언트가 데이터를 전송하면 서버에서 해당 데이터를 잘 받았는지에 대한 응답을 전송해준다.

따라서, 중간에 데이터가 누락된 경우를 알 수 있다.

 

순서 보장

IP 프로토콜의 비신뢰성 문제를 해결

클라이언트가 보낸 패킷 순서와 서버가 받은 패킷 순서가 일치하지 않는 경우, 서버가 클라이언트에게 순서가 잘못된 패킷부터 다시 보내라고 응답한다.

 

전송계층: UDP

• 사용자 데이터그램 프로토콜: User Datagram Protocol
• 기능이 거의 없다
  • 연결지향 X
  • 데이터 전달 보증 X
  • 순서 보장 X
• 데이터 전달 및 순서가 보장되지 않지만 단순하고 빠르다.
• IP 프로토콜과 거의 유사하지만 PORT와 checksum(데이터가 제대로 왔는지 검증해주는 데이터)이 추가되었다
• 어플리케이션에서 추가적으로 작업해야한다.
• 현재 HTTP3에서는 TCP를 최적화하고자 UDP를 사용하고 있다.

 

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학교에서는 TCP는 모든 정보가 정확하게 전송 + 느려도 괜찮을 때 사용하고, UDP는 동영상같이 정보가 손실되어도 괜찮을 때 + 빨라야할 때 사용하는 프로토콜이라고만 공부했었다. 단순히 표를 그려서 외우는 방식으로 공부를 했어서 큰 그림을 이해하기가 어려웠었다.

 

이 강의에서는 역설적이게도 간단하지만 깊이 있게 알려줘서 그동안 알고 있었던 개념에서 확장되어 이해할 수 있었다.

 

특히 TCP의 3 way handshake와 HOLB로 인한 속도를 개선하기 위해 HTTP3에서는 UDP를 사용한다는 강의 내용을 듣고 추가적으로 내용을 공부했는데 TCP, UDP에 대해 더 잘 알 수 있는 기회였다.

 

HTTP3에 대한 더 자세한 내용은 이 블로그를 참고하면 좋을 것 같다.