💛 네트워크 - TCP와 UDP를 비교하여 설명해 보시오.

4) 네트워크 - TCP와 UDP를 비교하여 설명해 보시오.

• TCP와 UDP는 OSI 7계층들 중 TCP/IP의 전송 계층에서 사용되는 프로토콜이다.

전송 계층은 송신자와 수신자를 연결하는 통신 서비스를 제공하는 계층이다.

• 즉, 데이터의 전달을 담당하며 전달되는 패킷의 오류를 검사하고 재전송 요구 등의 제어를 담당한다.

• TCP(Transmission Control Protocol)

  • TCP는 연결 지향적 프로토콜이다.

    • 연결 지향적 프로토콜은 클라이언트와 서버가 연결된 상태에서 데이터를 주고받는 프로토콜을 의미한다.

    • 장치들 사이에 논리적인 접속을 성립하기 위해 연결을 설정해 신뢰성을 보장하는 연결형 서비스이다.
    • TCP는 네트워크에 연결된 컴퓨터에서 실행되는 프로그램 간에 일련의 옥텟(데이터, 메시지, 세그먼트라는 블록 단위)을 안정적으로, 순서대로, 에러 없이 교환할 수 있게 한다.

• TCP 특징

  • 연결형 서비스로 가상 회선 방식을 제공

    • 3-way handshaking 과정을 통해 연결을 설정하고,

    • 4-way handshaking 과정을 통해 연결을 해제한다.

  • 흐름 제어(Flow control)
    • 데이터 처리 속도를 조절하여 수신자의 버퍼 오버플로우를 방지한다.

  • 혼잡 제어(Congestion control)

    • 네트워크 내의 패킷 수가 과도하게 증가하지 않도록 방지한다.

  • 높은 신뢰성을 보장

    • 신뢰성이 높은 전송을 하기 때문에 UDP보다 속도가 느리다.

  • 전이중(Full-Duplex), 점대점(Point to Point) 방식

    • 전이중(Full-Duplex) : 전송이 양방향으로 동시에 일어날 수 있다.

    • 점대정(Point to Point) : 각 연결이 정확히 2개의 종단점을 가지고 있다.

• 가상 회선 방식을 제공한다는 것은 발신지와 수신지를 연결하여 패킷을 전송하기 위한 논리적 경로를 배정한다는 말이다. 3-way handshaking 과정은 발신지와 수신지 사이에 논리적인 접속(세션)을 성립하는 과정을 의미한다.

• TCP가 위와 같은 특징을 지니는 이유는 연결형 서비스로, 신뢰성을 보장하기 때문이다. 따라서 3-way handshaking의 과정도 사용하는 것이고, 데이터의 흐름 제어나 혼잡 제어와 같은 기능도 하는 것이다.

• 하지만 이러한 기능 때문에 UDP보다 속도가 느리게 된다. 따라서 TCP는 연속성보다 신뢰성 있는 전송이 중요할 때 사용하는 프로토콜로 예시로 파일 전송과 같은 경우에 사용된다.

• TCP 연결 해제 과정 (4-way handshake)

  • 3-way handshake 링크 참조

  

  • 클라이언트는 응답을 주고 연결을 끊기 위해 FIN] 패킷을 보낸다.

  • 서버는 클라이언트에서 보낸 패킷에 대한 응답으로 ACK 패킷을 보낸다.

  • 서버는 자신이 사용한 소켓을 정리하며 통신을 완전히 끝내도 된다는 의미로 FIN 패킷을 보낸다.

  • 클라이언트는 서버 패킷에 대한 응답으로 ACK 패킷을 보낸다.

  • 4-way handshake 과정을 거치고 나면 클라이언트와 서버단의 네트워크는 종료가 된다.

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• UDP(User Datagram Protocol)

  • UDP는 비연결형 프로토콜이다.

  • 연결을 위해 할당되는 논리적인 경로가 없고 각각의 패킷은 다른 경로로 전송되며 독립적인 관계를 지닌다.

• UDP 특징

  • 비연결형 서비스로 데이터그램 방식을 제공한다.

    • 데이터의 전송 순서가 바뀔 수 있다.
  • 데이터 수신 여부를 확인하지 않는다.
    • TCP의 3-way handshaking과 같은 과정은 존재하지 않는다.
  • 신뢰성이 낮다.
    • 흐름제어가 없어서 제대로 전송되었는지 오류가 없는지 확인할 수 없다.

  • TCP보다 속도가 빠르다.

  • 1:1 & 1:N & N:N 통신이 가능하다.

• UDP는 비연결형 서비스이기 때문에 연결을 설정하고 해제하는 과정이 존재하지 않는다. 서로 다른 경로로 독립적으로 처리하며 흐름제어 또는 혼잡 제어와 같은 기능을 처리하지 않기에 TCP보다 속도가 빠르며 네트워크 부하가 적다는 장점이 있지만, 신뢰성 있는 데이터 전송을 보장하지는 못한다.

• UDP는 신뢰성보다는 연속성있는 전송이 필요할 때 사용하는 프로토콜로 예시로 실시간 서비스에 자주 사용된다.

프로토콜 종류	TCP	UDP
연결 방식	연결형 서비스	비연결형 서비스
패킷 교환 방식	가상 회선 방식	데이터그램 방식
전송 순서	전송 순서 보장	전송 순서가 바뀔 수 있음
수신 여부 확인	수신 여부를 확인함	수신 여부를 확인하지 않음
통신 방식	1:1 통신	1:1 OR 1:N OR N:N
신뢰성	높음	낮음
속도	느림	빠름

• 📌 요약

  • TCP는 연속성보다 신뢰성이 있는 전송이 중요할 때 사용되는 프로토콜로 파일 전송 등에 사용되고, UDP는 TCP보다 빠르고 네트워크 부하가 적다는 장점이 있지만 신뢰성 있는 데이터 전송을 보장하지는 않는다. 따라서 신뢰성보다는 연속성이 중요한 실시간 스트리밍과 같은 서비스에 자주 사용된다.