[네트워크] TCP와 UDP의 특징과 차이

[TCP / UDP] TCP와 UDP의 특징과 차이

네트워크의 계층들 중 전송계층에서 사용하는 프로토콜에 대해서 알아보려 한다.

전송계층은 송신자와 수신자를 연결하는 통신서비스를 제공하는 계층으로, 쉽게말해

데이터의 전달을 담당한다.

그리고 데이터를 보내기 위해 사용하는 프로토콜이 있는데, 그 프로토콜들이 바로 TCP와 UDP이다.

 

https://mangkyu.tistory.com/15 블로그 참조

 

1. TCP (Transmission Control Protocol)

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TCP를 해석하면 전송을 제어하는 프로토콜(규약) 이라는 뜻인데, 이는 아래의 정의와 별 다를바 없다.

 인터넷 상에서 데이터를 메세지의 형태로 보내기 위해 IP와 함꼐 사용하는 프로토콜 

 

일반적으로 TCP와 IP를 함께 사용하는데 , IP가 데이터의 배달을 처리한다면 TCP는 *패킷을 추적 및 관리하게 된다.

TCP는 연결형 서비스를 지원하는 프로토콜로 인터넷 환경에서 기본으로 사용한다. 이 말을 들으면 다음과 같은 생각이 떠오를 수 있다.

'오잉? 비연결형인 서비스가 존재하는건가? 그리고 TCP와 달리 UDP는 왜 기본으로 사용되지 않지?'

이러한 질문에 대답은 TCP와 UDP가 각각 다른 특성을 가지고 있기 때문이다.

TCP는 아래와 같은 특징을 가지고 있다. ▼▼▼▼

 

TCP 특징

[ TCP 특징 ]

• 연결형 서비스로 가상 회선 방식을 제공한다.

• 3-way handshaking 과정을 통해 연결을 설정하고 4-way handshaking을 통해 해제한다.

• 흐름 제어 및 혼잡 제어

• 높은 신뢰성을 보장한다

• UDP보다 속도가 느리다

• 전이중(Full-Duplex), 점재점(Poing to Point)방식

TCP가 가상 회선 방식을 제공한다는 것은 발신지와 수신지를 연결하여 패킷을 전송하기 위한 논리적 경로를 배정한다는 뜻이다. 그리고 3-way handshaking과정은 목적지와 수신지를 확실히 하여 정확한 전송을

보장하기 위해서 세션을 수립하는 과정을 의미한다. TCP가 이러한 특징을 지니는 이유는 간단명료하다.

바로 TCP는 연결형 서비스로 신뢰성을 보장하기 때문이다. 그래서 3-way handshaking의 과정도 사용하는 것이고, 데이터의 흐름제어나 혼잡 제어와 같은 기능도 한다. 하지만 이러한 기능때문에 UDP보다 속도가 느리게 된다. (이러한 기능은 CPU를 사용하기 때문에 속도에 영향을 주는 것이다.)

그렇기에 TCP는 연속성보다 신뢰성있는 전송이 중요할 때에 사용하는 프로토콜로 예를 들면 파일 전송과 같은 경우에 사용된다.

 

[ TCP 서버의 특징 ]

• 서버소켓은 연결만을 담당한다.

• 연결과정에서 반환된 클라이언트 소켓은 데이터의 송수신에 사용된다형 서비스로 가상 회선 방식을

• 제공한다.

• 서버와 클라이언트는 1:1로 연결된다.

• 스트림 전송으로 전송데이터의 크기가 무제한이다.

• 패킷에 대한 응답을 해야하기 때문에 (시간 지연, CPU소모)성능이 낮다.

• Streaming 서비스에 불리하다.(손실된 경우 재전송 요청을 하므로)

 

 * 패킷 (Packet)이란? 

인터넷 내에서 데이터를 보내기 위한 경로배정(라우팅)을 효율적으로 하기 위해서 데이터를 여러개의 조각들로 나누어 전송을 하는데 이때, 이 조각을 패킷이라고 한다.

 

  * TCP 패킷을 어떻게 추적 및 관리하나요? 

위에서 데이터는 패킷 단위로 나누어 같은 목적지(IP계층)으로 전송된다고 설명했다.

예를 들어 한줄로 서야하는 A,B,C라는 사람(패킷)들이 서울(발신지)에서 출발하여 부산(수신지)으로 간다고 하자. 그런데 A,B,C가 순차적으로 가는 상황에서 B가 길을 잘못 들어서 분실되었다고 하자.

하지만 목적지에서는 A,B,C 모두 필요한지 모르고, A,C 보고 다왔다고 착각 할 수 있다. 그렇기 때문에 

A,B,C라는 패킷에 1,2,3이라는 번호를 부여하여 패킷의 분실 확인과 같은 처리를 하여 목적지에서 재조립을 한다. 이런방식으로 TCP는 패킷을 추적하며, 나누어 보내진 데이터를 받고 조립을 할 수 있다.

 

 

 

 

2. UDP (User Datagram Protocol)

 

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UDP를 해석하면 사용자 데이터그램 프로토콜(규약)이라는 뜻인데 풀어 해석하면 아래와 같다.

 인터넷 상에서 데이터를 메세지의 형태로 보내기 위해 IP와 함꼐 사용하는 프로토콜 

 

여기서 데이터그램이란 독립적인 관계를 지니는 패킷이라는 뜻으로, UDP의 동작방식을 설명하자면 다음과 같다.

TCP와는 달리 UDP는 비연결형 프로토콜이다. 즉, 연결을 위해 할당되는 논리적인 경로가 없는데, 그렇기

때문에 각각의 패킷은 다른 경로로 전송되고, 각각의 패킷은 독립적인 관계를 지니게 되는데 이렇게 데이터를 서로 다른 경로로 독립적으로 처리하게 되고, 이러한 프로토콜을 UDP라고 한다.

udp 특징

[ UDP 의 특징 ]

• 비연결형 서비스로 데이터그램 방식을 제공한다.

• 정보를 주고 받을 때 정보를 보내거나 받는다는 신호절차를 거치지 않는다.

• UDP헤더의  CheckSum 필드를 통해 최소한의 오류만 검출한다.

• 신뢰성이 낮다.

• TCP보다 속도가 빠르다.

UDP는 비연결형 서비스이기 때문에, 연결을 설정하고 해제하는 과정이 존재하지 않는다. 서로다른 경로로 독립적으로 처리함에도 패킷에 순서를 부여하여 재조립을 하거나 흐름 제어 또는 혼잡 제어와 같은 기능도 처리하지 않기에 TCP보다 속도가 빠르며 네트워크 부하가 적다는 장점이 있지만 신뢰성있는 데이터의 전송을 보장하지는 못한다.

그렇기 때문에 신뢰성보다는 연속성이 중요한 서비스 예를 들면 실시간 서비스(streaming)에 자주 사용된다.

 

[ UDP 서버의 특징 ]

• UDP에는 연결 자체가 없어서(connect 함수 불필요) 서버 소켓과 클라이언트 소켓의 구분이 없다.

• 소켓 대신 IP를 기반으로 데이터를 전송한다.

• 서버와 클라이언트는 1:1, 1:N, N:M등으로 연결될 수 있다.

• 데이터그램(메세지)단위로 전송되며 그 크기는 65535바이트로, 크기가 초과하면 잘라서 보낸다.

• 흐름제어(flow control)가 없어서 패킷이 제대로 전송되었는지, 오류가 없는지 확인할 수 없다.

• 파일전송과 같은 신뢰성이 필요한 서비스보다 성능이 중요시 되는 경우에 사용된다.

 

 * 흐름제어(Flow Control)와 혼잡제어(Congestion Control)이란? 

흐름제어는 데이터를 송신하는 곳과 수신하는 곳의 데이터 처리 속도를 조절하여 수신자의 버퍼 오버플로우를 방지하는 것입니다. 예를 들어 송신하는 곳에서 감당이 안되게 데이터를 빠르게 많이 보내면 수신자에서 문제가 발생하기 때문입니다.

혼잡제어는 네트워크 내의 패킷 수가 넘치게 증가하지 않도록 방지하는 것입니다. 만약 정보의 소통량이 과다하면 패킷을 조금만 전송하여 혼잡 붕괴 현상이 일어나는 것을 막습니다.

 

 

3. TCP와 UDP의 비교

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TCP와 UDP의 차이를 인지하는 것이  중요하기 때문에 표를 사용해 두 프로토콜을 비교해 보도록 하겠다.

 

4. 기타 자료

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위에서 설명을 하는 데에 모호한 부분이나 다른 영역에서 부족한 개념이 있으실까 하여 도움이 될만한 자료를 여기서 추가해보고자 한다.

 

▼ 교환방식 ▼

 

 

▼ TCP Flow ▼

 

 

▼ UDP Flow ▼

 

 

 

 TCP / UDP 참조

mangkyu.tistory.com/15

[TCP/UDP] TCP와 UDP의 특징과 차이