TCP vs UDP
@참고 자료)
- 위키피디아 - 전송계층
- GeeksforGeeks - Differences between TCP and UDP
전송 계층은 연결 지향 데이터 스트림 지원, 신뢰성, 흐름 제어, 그리고 다중화와 같은 편리한 서비스를 제공합니다. 전송 프로토콜 중 가장 잘 알려진 것은 연결 지향 전속 방식을 사용하는 TCP 입니다. 보다 단순한 전송에서 사용되는 UDP 도 있습니다.
전송 계층은
이 문서에서는 둘을 간단히 비교 정리하겠습니다.
TCP Vs UDP 간단 비교¶
| Basis | TCP | UDP |
|---|---|---|
| 핵심 컨셉 | 연결 지향 프로토콜 연결 지향이란 데이터를 주고받기 전과 후에 연결을 수립하고 끊는 과정이 있어야 한다는 것을 의미 |
데이터그램 지향 프로토콜 연결을 맺고 유지, 종료하는 것에 대한 오버헤드가 없음 방송과 multicast 타입의 네트워크 전송에 효율적임 |
| 단위 | Segment | Datagram |
| 신뢰성 | TCP 는 목적지 라우터로의 데이터 전송에 신뢰성을 보장함 | UDP 는 목적지로의 데이터 전송에 대한 신뢰성을 하지 않음 |
| 에러 체킹 | TCP 는 흐름 제어와 ack, checksum 을 통해 에러 체킹을 지원함 | UDP 는 Basic 한 checksum 방식의 에러 체킹만을 제공함 |
| ack | Acknowledgment 세그먼트가 있음 | Acknowledgment 세그먼트가 없음 |
| sequence | TCP 에서는 메시지가 보내진 순서를 보장함 | UDP 에서는 메시지 도착 순서를 예측할 수 없음 필요하다면 application 계층에서 제공해야함 |
| 속도 | UDP 보다 느림 | TCP 보다 빠름 |
| 재전송 | 잃어버린 packet 에 대한 재전송 가능 | 재전송 기능 없음 |
| 크기 | 무거움, 헤더 : 20~60 바이트 | 가벼움, 헤더 : 8 바이트 고정 |
| Handshake | 연결 수립, 종료시 SYNm ACK, SYN-ACK 같은 Handshake 가 일어남 | UDP는 connectionless protocol 임 i.e. No handshake! |
| Protocols | TCP is used by HTTP, HTTPS, FTP, SMTP … | UDP is used by DNS, DHCP, VoIP |
| Stream Type | byte stream | message stream |
| Overhead | UDP 보다 큼 | 낮음 |
TCP 상태 다이어그램¶
TCP, UDP 와 관련된 질문들¶
1. TCP 의 Handshake 에 대해서 설명해주세요¶
- TCP 는 연결지향형 프로토콜 입니다.
- TCP 는 연결 수립시 3-way handshake, 연결 종료시에는 4-way handshake 가 이루어집니다.
- 이 연결은 물리적 연결과 같은 특별한 의미를 가지는 것은 아니고 그냥 앞으로 TCP 를 통해 요청, 응답을 주고 받을 수 있다는 논리적인 약속같은 의미를 가집니다.
- 연결 수립시에는 ISN, MSS, Window Size (rwnd, cwnd), 혼잡제어 정책 과 같은 정보를 주고 받습니다.
- handshake 과정에서 body 는 사용하지 않고 header 필드 만을 주고 받습니다.
1-1. 연결 수립시에는 3-Way, 연결 종료시에는 4-Way Handshake 가 발생하는데 왜 그런 차이가 있을까요?¶
- 연결 수립시 주고 받는 주요 Field 의 정보는 Syn, Syn-Ack, Ack 입니다. Syn 은 Sequence number 를 의미하고 요청, 응답의 ID 처럼 사용됩니다. Ack 은 이전 요청을 잘 받았음을 인정하는 신호입니다. 이전 전달 받은 Syn 필드의 값에 1을 더한 값을 응답합니다.
- 연결 종료시에는 Fin, Ack, Fin, Ack 입니다. 이때 연결 수립시와 달리 서버는 Ack 과 Fin 을 한번에 보내지 않고 사이에 텀을 가집니다. 그 이유는 클라이언트의 연결 종료 요청 (Fin) 을 받은 시점에 서버가 추가적인 정보를 응답할 수 있는 시간을 남겨두는 것입니다.
1-2 만약 Server에서 FIN 플래그를 전송하기 전에 전송한 패킷이 Routing 지연이나 패킷 유실로 인한 재전송 등으로 인해 FIN 패킷보다 늦게 도착하는 상황이 발생하면 어떻게 될까요?¶
- Client 는 서버의 FIN 응답을 받으면 바로 소켓을 닫는 것이 아니라 MSL (Maximum Segment Life) 의 두배 시간동안 Time-Wait 상태를 가진후 소켓을 닫습니다. 그 시간동안 클라이언트는 서버의 추가적인 패킷을 전달 받을 수 있습니다.
1-3 초기 Sequence Number인 ISN을 0부터 시작하지 않고 난수를 생성해서 설정하는 이유?¶
- ISN 은 Initial Sequence Number 로 Handshake 시에 설정됩니다.
- 이전의 요청으로 오해할 수 있는 가능성이 있기 때문입니다.
2. TCP 가 UDP 보다 빠른 이유가 무엇일까요?¶
- TCP는 UDP와 달리 연결지향형 프로토콜로 Handshake 에 대한 오버헤드가 있습니다.
- 자세히 들어가서 TCP 기반에서 연결을 수립할 때에는 3-Way-Hadshake 과정이 필요하며, 여기에 암호화를 위해 TLS까지 적용된다면, 실제 통신이 이루어 지기 이전에 연결 수립만을 위한 지연이 약 4.5 RTT가 발생하게 됩니다.
TCP는 핸드셰이크로 인한 라운드 트립이 발생한다!
- 자세히 들어가서 TCP 기반에서 연결을 수립할 때에는 3-Way-Hadshake 과정이 필요하며, 여기에 암호화를 위해 TLS까지 적용된다면, 실제 통신이 이루어 지기 이전에 연결 수립만을 위한 지연이 약 4.5 RTT가 발생하게 됩니다.
- TCP는 UDP에 비해 Flow Control, Congestion Control 기능을 이용해 한번에 전송하는 패킷의 양을 조절하기 때문에 느립니다.
- Flow Control - 수신측의 rwnd 사이즈를 계속해서 전달받으며 수신측의 버퍼가 터지지 않도록 패킷 전송을 조절하는 것입니다. (Sliding window)
- Congestion Control - Ack 를 받기전에 계속해서 전송할 수 있는 패킷의 양 cwnd 사이즈를 통해 조절하는 것입니다.
Video Streaming 과 UDP¶
Warn
Video Streaming 같은 작업은 항상 udp 를 활용한다는 것은 오해입니다.
가장 널리 활용되는 비디오 전송 프로토콜인 HLS (HTTP Live Protocl) 는 TCP 를 활용하도록 설계되었습니다.
TCP와 UDP는 전송 프로토콜로서 인터넷을 통한 콘텐츠 전송을 담당합니다. TCP는 UDP보다 데이터 전송 신뢰성이 높지만 UDP는 전송 중 일부 데이터가 손실될 수 있지만 전송 속도가 훨씬 빠릅니다.
UDP가 빠르기 때문에 많은 스트리밍 프로토콜은 TCP 대신 UDP를 사용합니다. 하지만 HLS는 여러 가지 이유로 TCP를 사용합니다.
- CloudFlare - HTTP 라이브 스트리밍이란 무엇입니까? | HLS 스트리밍
Last update:
February 26, 2023
Created: December 24, 2022
Created: December 24, 2022