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Tcp

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By futuremaker
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Tcp

TCP란

  • Transmission Control Protocal의 약자로 메일이나 파일 전송, 웹브라우저 등 데이터 전송시 신뢰성을 요구하는 애플리케이션에서 사용한다.
  • TCP는 애플리케이션 데이터를 송신하기 전에 TCP 커넥션이라는 논리적인 통신로를 만들어 통신 환경을 정비한다.
  • 송신 파이프, 수신 파이프를 이용해 송신 전용, 수신 전용으로 사용하며 데이터를 보냈는지 받았는지 확인하며 통신한다.

3 way handshake

absolute

TCP에서의 전이 상태 중 접속 시작 단계의 과정이다.

  1. 3 way handshake 시작 전 클라이언트는 CLOSED, 서버는 LISTEN 상태이다.
  2. 클라이언트는 SYN 패킷을 송신하고, 오픈 처리에 들어간다. 이 처리에 따라 클라이언트는 SYN-SENT 상태로 이동하고, 계속해서 SYN/ACK 패킷을 기다린다.
  3. SYN 패킷을 받아들인 서버는 패시브 오픈 처리에 들어간다. SYN 플래그와 ACK 플래그를 1로 설정한 SYN/ACK 패킷을 반환하고 SYN-RECEIVED 상태로 이동한다.
  4. SYN/ACK 패킷을 받아들인 클라이언트는 ACK 플래그를 1로 설정한 ACK 패킷을 반환하고, ESTABLISHED 상태로 이동한다. ESTABLISHED는 커넥션이 완료된 상태이다. 이 상태가 되면 처음으로 실제 애플레케이션 데이터를 송수신할 수 있게 된다.
  5. ACK 패킷을 받아들인 서버는 ESTABLISHED 상태로 이동한다. 이 상태가 되면 처음으로 실제 애플리케이션 데이터를 송수신할 수 있게 된다.

3 way handshake가 완료되면 실제 애플리케이션 데이터의 교환이 일어나는데 TCP는 애플리케이션 데이터 전송의 신뢰성을 확보하기 위해 흐름제어, 혼잡제어, 재전송 제어 라는 3가지 제어를 잘 조합해 가며 전송한다.

TCP 빠른 재전송이란

제전송 제어는 패킷 유실이 발생했을 때 수행하는 패킷 재전송 기능이다. TCP는 ACK 패킷을 통해 패킷 유실을 감지하고, 패킷을 재전송한다.

수신 측 단말은 받은 TCP 세그먼트의 번호가 일정하지 않으면 패킷 유실이 발생했다고 판단하며 확인 응답이 같은 ACK 패킷을 연속해서 송출한다. 이 ACK 패킷을 중복 ACK라 부른다.

송신 측 단말은 일정 수 이상 중복 ACK를 받으면 대상이 되는 TCP 세그먼트를 재전송한다. 중복 ACK를 트리거로 하는 재전송 제어를 Fast Retransmit(고속 재전송)이라 부른다.

Congestion control 이란

혼잡제 제어는 송신 측 단말이 수행하는 흐름양 조정이다. 혼잡이란 네트워크의 복잡한 상태를 의미하며, 일시적으로 많은 트래픽이 몰리면서 네트워크상에 패킷이 갑자기 혼잡하게 되기 떄문이다.

TCP는 대량의 송신 패킷에 의해 네트워크가 혼잡하지 않도록 혼잡 제어 알고리즘 이용하여 패킷 송신 수를 제어한다. 이 패킷 송신 수를 혼잡 윈도우라 부른다. 혼잡 제어 알고리즘은 혼잡하면 혼잡 윈도우를 줄이고 혼잡하지 않으면 윈도우를 늘립니다.

Flow control 이란

흐름제어(Flow control) 은 수신 측 단말이 수행하는 흐름양 조정이다. 수신 측 단말은 윈도우 크기 필드를 사용해 자신이 받을 수 있는 데이터양을 알린다. 송신 측 단말은 윈도우 크기 이내에는 확인 응답을 기다리지 않고 계속 TCP 세그먼트를 보내지만, 그 이상의 데이터는 보내지 않는다. 그렇게 함으로 써 수신 측 단말이 받아들이지 못하는 일이 없도록 하면서, 가능한 많은 데이터를 송신한다. 이런 일련의 동작을 슬라이딩 윈도우 라고 부른다.

4 way handshake

absolute

애플리케이션 데이터의 교환을 마치면 커넥션 종료 처리를 한다. 커넥션의 시작은 클라이언트의 SYN 으로부터 시작하지만 클로즈는 클라이언트, 서버 관계없이 먼저 FIN1 을 송출해서 커넥션을 종료하려는 측의 처리를 액티브 클로즈, 그것을 받는 측의 처리를 패시브 클로즈라 부른다.

동작과정

  1. 클라이언트는 데이터 교환을 마치고, 액티브 클로즈 처리를 실시한다. FIN 플래그와 ACK 플래그를 1로 한 FIN/ACK 패킷을 송신한다. 그리고 FIN-WAIT1 상태로 이동한다.
  2. FIN/ACK 패킷을 받은 서버는 패시브 클로즈 처리를 시작한다. ACK 패킷을 송신하고, 애플리케이션으로부터 클로즈 요청을 기다리는 CLOSE-WAIT 상태로 이동한다.
  3. ACK 를 받은 클라이언트는 서버로부터 FIN/ACK 패킷을 기다리는 FIN-WAIT2 상태로 이동한다.
  4. 서버는 FIN/ACK 를 송신하고 자신이 송신한 FIN/ACK 패킷에 대한 ACK 패킷(클로즈 처리에 대한 최후 ACK)를 기다리는 LAST-ACK 단계로 이동한다.
  5. FIN/ACK를 받은 클라이언트는 ACK 패킷을 반송하고 TIME_WAIT 상태로 이동한다.
  6. ACK 패킷을 받은 서버는 CLOSED 상태로 이동하고, 커넥션을 삭제한다. 이와 함께, 이 커넥션에 확보하고 있던 자원을 모두 해제한다. 이것을 패시브 클로즈를 종료한다.
  7. TIME-WAIT에 대기중인 클라이언트는 CLOSED 상태로 이동해, 커넥션을 삭제한다. 이것으로 액티브 클로즈를 종료한다.

출처

  1. FIN 패킷이라고 하면 FIN 플래그가 ‘1’인 TCP 세그먼트라고한다. FIN 플래그는 ‘더이상 교환할 데이터가 없습니다.’ 를 의미하는 플래그로, 상위 애플리케이션의 동작에 맞춘 형태로 부여한다. ↩︎

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