이 글은 Jeremy’s IT Lab의 유튜브 CCNA 200-301 과정을 참고하고 정리한 내용입니다.

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TCP & UDP

이번 글에서 다룰 내용들

Basics of Layer4
TCP(Transmission Control Protocol)
UDP(User Datagram Protocol)
TCP & UDP 비교

Functions of Layer 4 (Transport Layer)

최종 호스트 간의 투명한 데이터 전송을 제공

애플리케이션에 다양한 서비스를 제공하거나 제공하지 않는다.
레이어4 주소지정(port numbers) ← 물리적인 인터페이스를 의미하는게 아님.

TCP(Transmission Control Protocol)

연결 지향 프로토콜
대상 호스트에 데이터를 보내기 전에 두 호스트는 통신해 연결을 설정해야한다. 소스 호스트는 먼저 대상 호스트와 통신하고 이 연결을 설정하지 않고 데이터 전송을 시작하지 않는다.
안정적인 통신을 제공
TCP 시퀀싱 제공
흐름제어 제공
TCP Header

TCP가 연결을 설정하는데 사용하는 방법: Three-Way Handshake

두 호스트 간의 3개의 메세지가 전송되기 때문

먼저 PC1은 SYN 플래그가 설정된 SRV1에 TCP 세그먼트를 보낸다. 즉, 비트가 1로 설정
다음으로 SRV1은 SYN 및 ACK 플래그가 설정된 TCP 세그먼트를 PC1에 보내 응답한다. 따라서 두 비트 모두 1로 설정
마지막으로 PC1은 ACK 비트가 설정된 TCP 세그먼트를 보낸다.
3-way handshake가 완료되고 연결이 설정됨. (SYN, SYN-ACK, ACK 순)

TCP가 연결을 종료하는 방법: Four-Way Handshake

FIN 및 ACK 두 플래그를 사용

먼저 PC1은 FIN 플래그가 설정된 TCP 세그먼트를 SRV1로 보낸다.
SRV1은 ACK로 응답
이후 SRV1은 자체 FIN을 보냄
마지막으로 PC1은 SRV1의 FIN에 대한 응답으로 ACK를 보내고 연결 종료

TCP: Sequencing / Acknowledgment

PC1이 3-way handshake의 SYN 메세지를 보낼 때 임의의 초기 시퀀스 번호를 설정한다. (이를 10으로 가정)
그런 다음 PC2가 SYN-ACK를 PC1에 보낼 때 자체 임의의 초기 시퀀스 번호를 설정한다. (예를들어 50) 뿐만 아니라 ACK 필드를 11로 설정해 시퀀스 번호가 10인 PC1 세그먼트를 수신했음도 승인.
PC1은 최종 ACK를 보냄. (시퀀스 번호는 11이고 순방향 승인을 사용해 승인필드에 값 51을 설정)
PC2는 시퀀스 번호 51로 응답하고 승인필드에 값 12를 설정해 SYN-ACK를 다시 사용
이렇게 교류가 계속된다.

TCP Flow Control: Window Size

크기에 상관없이 모든 단일 세그먼트를 인식하는 것은 비효율적이다.
그러나 TCP 헤더의 Window Size 필드를 사용하면 승인이 필요하기 전에 더 많은 데이터를 보낼 수 있다.
sliding window를 사용해 창 크기의 크기를 동적으로 조정한다.

UDP(User Datagram Protocol)

연결 지향적이지 않다.
TCP와 달리 UDP에서는 송신 호스트가 데이터를 보내기 전에 대상 호스트와 연결을 설정하지 않는다. 간단하게 전송된다.
UDP는 안정적인 통신을 제공하지 않는다.
UDP는 시퀀싱을 제공하지 않는다.
흐름제어 제공 x
UDP Header

Comparing TCP & UDP

TCP는 UDP보다 더 많은 기능을 제공하지만 더 큰 헤더로인해 추가 오버헤드가 발생한다.
또한, 승인 및 재전송으로 인해 데이터 전송 속도가 느려질 수 있다.
안정적인 통신이 필요한 애플리케이션의 경우 TCP가 선호된다.
실시간 음성 및 영상과 같은 애플리케이션은 UDP가 선호된다. 이러한 애플리케이션은 지연에 매우 민감하므로 TCP의 오버헤드로 인해 속도가 느려지는 것을 원하지 않는다.
UDP를 사용하지만 애플리케이션 자체 내에서 안정성 등을 제공하는 일부 애플리케이션이 존재한다. (예: TFTP)
상황에 따라 TCP와 UDP를 모두 사용하는 일부 애플리케이션이 존재(예: DNS)

Port Numbers

Quiz 1

정답: a

Quiz 2

정답: c

대상 포트 번호는 애플리케이션 계층 프로토콜에 따라 다르지만 소스 포트 번호는 임시 포트 범위에서 임의로 선택해야한다.

Quiz 3

정답: b, d, e

Quiz 4

정답: a, c, f

Quiz 5