17. TCP 프로토콜의 기능 및 특징 - 패킷 분할과 연결형 통신

TCP 프로토콜

• 데이터를 패킷이라는 여러 개의 작은 조각으로 분할, 패킷의 전송 속도를 조절, 패킷이 수신지까지 제대로 전송되는지 확인.
• 전송 계층의 TCP는 모든 패킷이 수신지에 제대로 도착했는지 확인하고 수신한 데이터의 순서를 송신한 순서대로 재설정하여 패킷들을 재조립함으로써 전체 데이터가 올바르게 전송되도록 함.(데이터 전송의 정확성, 신뢰성 확보)

패킷 분할과 조립

• 세그먼트 : TCP 프로토콜에 따라 분할된 데이터에 TCP 헤더가 붙어 캡슐화된 전송 계층의 패킷.
• MSS(Maximum Segment Size) : TCP에서 데이터를 분할하는 단위. 송신지와 수신지가 원활한 통신을 위해 서로 합의 하에 결정. 일반적으로 MSS의 표준 크기는 1,460바이트.
• 분할된 데이터에 순서 번호를 부여하여 전송 과정에서 전송 순서가 뒤바뀌어도 원래의 데이터로 재조립 가능.

TCP 통신 과정

• 데이터 전송 전 상대방이 데이터를 수신할 수 있는지 여부를 확인. 상대방과의 연결을 확립한 후에 통신을 시작.

• 연결 확립 → 데이터 전송 → 연결 해제

  

1. 연결 확립

   • 3-way handshake라고 하는 3단계 과정을 거쳐 확립.

     1. 먼저 송신 호스트는 수신 호스트에 연결 확립 허가를 받기 위한 요청을 보냄.(데이터 없이 TCP 헤더만으로 된 커넥션 확립 요청 패킷을 보냄. 연결 요청 코드 값인 SYN사용)
     2. 송신 호스트가 보낸 요청을 받은 수신 호스트는 연결 확립을 허가한다는 응답을 하기 위해 연결 확립 응답 코드 ACK를 TCP 헤더에 담은 패킷을 수신 호스트로 보냄.(동시에 수신 호스트도 송신 호스트로부터 데이터 전송 허가를 받기 위해 연결 확립 요청(SYN)을 보냄.)
     3. 송신 호스트는 수신 호스트에게 데이터 전송을 허가한다는 응답으로 연결 확립 응답(ACK)을 보냄.

     

   • 3-way 핸드 셰이크에 의한 연결 확립 과정에서 MSS결정. MSS 크기에 맞춰 데이터를 분할하여 패킷을 만듬. 순서 번호의 초깃값도 연결 확립이 이루어질 때 32비트로 구성된 임의의 숫자로결정됨.

각 호스트는 연결 확립 요청을 보낼 때 TCP헤더에 MSS 옵션을 붙여 자신의 통신 환경에 적합한 MSS를 통지합니다. 양쪽의 값 중 적은 쪽의 값이 MSS로 사용됩니다.

1. 데이터 전송

   • 연결 확립 상태에서 송신 호스트가 데이터를 전송하면 수신한 호스트는 반드시 데이터 도착 여부를 확인해서 송신 호스트에게 알려줌.(확인 응답(ACK)으로 데이터 도착의 신뢰성 구현)
   • 확인 응답은 수신 호스트가 몇 번째 데이터를 수신했는지, 다음에 전송할 데이터는 몇 번째 데이터인지 알려주는 확인 응답 번호로 이루어짐.

   

   • 연결 확립 단계에서 MSS가 1460바이트, 순서 번호의 초깃값이 0번, 보낼 데이터가 8000바이트인 경우.

     

   • 오류 발생으로 수신 호스트에 데이터가 도착하지 않을 경우 수신 호스트는 응답 번호를 반환하지 않음.

   • 송신 호스트는 수신 호스트의 확인 응답을 일정 시간 기다리다가 확인 응답이 오지 않을 경우 데이터를 재전송하여 데이터 전송의 신뢰성 확보.

2. 연결 해제

   • 연결 요청 시에는 SYN과 ACK코드를 사용했지만 연결 종료 시에는 FIN과 ACK 사용.

   

TCP 흐름 제어

• TCP는 흐름 제어를 통해 전송 효율을 높임.

• 하나의 패킷을 보내고 응답을 기다리는 대신 여러 패킷을 한꺼번에 연속해서 전송한 후 확인 응답을 받음.