[Network] TCP 와 UDP 의 차이 ?

 💡 TCP 와 UDP 같은 듯 다른 ? 다른 듯 같은 ? 차이가 뭘까?

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⚒️ TCP와 UDP

 

• TCP와 UDP 는 TCP/IP 모델의 전송 계층에서 사용되는 프로토콜
  • 전송계층 : IP 에 의해 전달되는 패킷의 오류를 검사하고, 재전송 요구 등의 제어를 담당하는 계층
• 두 프로토콜은 모두 패킷을 한 컴퓨터에서 → 다른 컴퓨터로 전달해주는 **IP 프로토콜**을 기반으로 구현되어 있지만, 서로 다른 특징이 있다.

 

👌🏻 TCP (Transmisstion Control Protocol)

 

TCP 통신 방식

 

TCP 란?

• 네트워크 계층 중 **전송 계층**에서 사용하는 프로토콜
• 장치들 사이에 논리적인 접속을 성립하기 위해 연결을 설정해 → **신뢰성**을 보장하는 **연결형 서비스**
• 네트워크에 연결된 컴퓨터에서 실행되는 프로그램 간에 일련의 옥텟(데이터, 메시지, 세그먼트라는 블록 단위)를 **안정적**으로, 순서대로, 에러없이 교환 가능하게 함

 

TCP 특징

 

1. 연결형 서비스

 

• 가상 회선 방식을 제공하는 연결형 서비스

🤝 3-Way Handshake

• TCP/IP 프로토콜을 사용해 통신을 진행할 때, 서버와 클라이언트 종단 간 정확한 데이터 전송을 보장하기 위해 “연결을 설정”

1. 클라이언트 → 서버 : 서버 접속 요청 **SYN 패킷**을 전송
2. 서버 → 클라이언트 : 요청 수락 응답 **ACK 패킷**과 + 포트를 열어달라는 **SYN 패킷**을 전송
3. 클라이언트 → 서버 : 확인 응답으로 ACK 패킷 전송

• SYN(Synchronize Sequence Number)
• ACK(Acknowlegement)

 

🤝 4-Way Handshake

• “열결 설정 해제”

1. 클라이언트 → 서버 : 연결을 해제하겠다는 FIN 패킷 전송
2. 서버 → 클라이언트 : 응답으로 ACK 패킷 전송
3. 서버 → 클라이언트 : 처리해야 할 모든 통신을 끝내고 → 연결을 종료하겠다는 FIN 패킷 전송
   • 이때, 서버가 FIN 을 보내기 전에 보냈던 데이터가 FIN 보다 늦게 도착할 경우?
   • 서버로부터 FIN 을 수신했다고, 클라이언트가 바로 연결된 소켓을 닫아버리면 ?
   • FIN 을 보내기 전에 보낸 패킷은 클라이언트가 영영 받을 수 없게 됨
   • 따라서, 클라이언트는 서버로부터 FIN 요청을 받더라도 일정시간 소켓을 닫지 않고, 혹시나, 아직 도착하지 않은 잉여 패킷을 기다림 ⇒ Time Wait ⏱️
4. 클라이언트 → 서버 : 확인 응답으로 ACK 패킷 전송

 

 

2. 흐름제어(Flow Control)

• 데이터 처리 속도를 조절해 수신자의 버퍼 오버플로우를 방지
  • 송신하는 곳에서 감당이 안 될 정도로 많은 데이터를 빠르게 보내 → 수신하는 곳에서 문제가 발생하는 것을 맏음
  • 수신자가 **윈도우 크기(Window Size)** 값을 통해 수신량 결정 가능

 

3. 혼잡제어(Congestion Control)

• 네트워크 내의 패킷 수가 넘치게 증가하지 않도록 방지
  • 정보의 소통량이 과다하면 → 패킷을 조금만 전송하여 → 혼잡 붕괴 현상이 일어나는 것을 방지

 

신뢰성 높은 TCP 전송 방식

1. Dupack-based retransmission

• 정상적인 상황에서는 ACK 값이 연속적으로 전송되어야 함
• 그러나, ACK 값이 중복으로 올 경우 패킷 이상을 감지하고 → 재전송을 요청

1. Timeout-based retransmission

• 일정 시간 동안 ACK 값이 수신을 하지 못할 경우 재전송을 요청
• 클라이언트는 서버로부터 FIN 요청을 받더라도 일정시간 소켓을 닫지 않고, 혹시나, 아직 도착하지 않은 잉여 패킷을 기다림

전이중/점대점 방식

1. 전이중 (Full-Duplex)

• 전송이 양방향으로 동시에 일어날 수 있음

1. 점대점 (Point to Point)

• 각 연결이 정확히 2개의 종단점(클라이언트, 서버)을 가지고 있음

→ 멀티캐스팅/브로드캐스팅을 지원하지 않음

 

 

🤷🏻 UDP (User Datagram Protocol)

 

UDP 통신 방식

 

UDP Header 정보

 

 

• UDP 는 신뢰성을 보장해주지 않지만, 속도가 빠른 것이 특징
• Real Time Protocol(RTP), Multicast, DNS 가 해당

 

💥 TCP Vs UDP 비교

 

공통점

• 두 프로토콜 모두, 포트 번호를 이용해 주소를 지정
• 데이터 오류 검사를 위한 체크섬(Checksum) 존재

 

 

차이점

• 연결 방식
  • 연결형 서비스 : 연결이 성공해야 통신 가능
  • 비연결형 서비스 : 연결 없이 통신 가능
• 신뢰성
  • 신뢰성 O : 데이터의 재전송 존재
  • 비신뢰성 : 데이터의 대전송 없음
• 데이터 경계 구분
  • TCP : 데이터 경계를 구분하지 않음 (Byte - Stream Service)
    • **바이트 스트림(byte stream)**을 사용
    • 데이터를 연속적인 바이트로 보고, 세그먼트 단위의 패킷 으로 전송
    • 해당 세그먼트는 **시퀀스 번호**로 식별
  • UDP : 데이터 경계 구분(Datagram Service)
    • 수신자는 송신자가 보낸 그대로의 크기로 받게 된다
• 통신 주체
  • TCP : 일 대 일(Unicast) 통신
  • UDP : 일 대 일, 일 대 다 (Broadcast), 다 대 다(Multicast) 통신

 

참고자료

• 참고1
• 참고2