[Network] TCP와 UDP의 개념, 공통점, 차이점

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🟠 전송계층 (Transport Layer)

• TCP와 UDP 는 OSI 표준모델과 TCP/IP 모델의 전송계층(transport layer)에서 사용되는 프로토콜이다.
• Endpoint 간 신뢰성있는 데이터 전송을 담당하는 계층
• 신뢰성: 데이터를 순차적, 안정적으로 전달하게끔 해준다.
• 전송: 포트 번호에 해당하는 프로세스에 데이터를 전달하게 해준다.
  • TCP와 UDP는 포트번호라는 숫자를 이용하여 컴퓨터 안의 어떤서비스(Application)에게 데이터를 전달하면 좋을지 식별
  • 포트 번호는 0~65535(16비트 분)까지의 숫자로 되어있음
  • 범위에 따라용도가 정해짐
    • 0~1023은 잘 알려진 포트 (well-known port) : 웹서버나 메일서버등 일반적인 서버 소프트웨어가 클라이언트 서비스의 요청을 대기할 때 사용
    • 1024~49151은 등록된 포트 (registered port) : 제조업체의 독자적인 서버 소프트웨어가 클라이언트의 서비스 요청을 대기할 때 사용
    • 49512~65535는 동적 포트 (dynamic port) : 서버가 클라이언트를 식별하기 위해 사용

📝 만약, trnasport layer가 없다면 어떻게 될까? (중요성)

• 데이터의 순차 전송이 원활하게 되지 않을 것이다.
  • 1,2,3 데이터 전송 → 2,3,1 로 전송되어버림
  • 송신자가 의도한 데이터 전송이 되지 않음
• 송수신자 간의 데이터 처리 속도 차이로 인해 발생하는 Flow (흐름) 문제 발생
  • 예를들어, 송신자가 수신자에게 데이터를 보냈는데, 수신자 쪽에서 데이터를 처리하는 속도가 느릴 수 있을 것.
  • 이렇게 되게 되면서 수신자가 처리할 수 있는 데이터의 양을 초과하게 된다면 '데이터의 누락'이 발생하게 됨
• 네트워크의 데이터 처리 속도(라우터)로 발생하는 Congestion 문제 발생
  • 송신자가 데이터를 계속 보냈는데, 네트워크에서 송신이 되지 않느다면 데이터의 손실이 발생함

이 모든 문제들이 발생하게 되면 결국, 데이터의 손실이 발생하게 될 것이다. 아래와같이!
(https://www.youtube.com/watch?v=ikDVGYp5dhg)

https://www.youtube.com/watch?v=ikDVGYp5dhg

 

그래서 이런 것들을 막기 위해서 통신규약을 정의했는데, 그것이 바로 TCP , UDP와 같은 프로토콜이다.

 

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🟠 TCP (Transmission Control Protocol)

https://www.youtube.com/watch?v=ikDVGYp5dhg

• 연결 지향적 프로토콜이다. 즉, 클라이언트와 서버가 연결된 상태에서 데이터를 주고받는 프로토콜이다.
• 신뢰성있는 데이터 통신을 가능하게 해주는 프로토콜
  • 데이터를 확실하게 주고받고 싶을때 TCP 사용
  • TCP는 통신할 컴퓨터끼리 '보냈음', '도착했음'이라는 메시지를 보내면서 데이터를 주고받음으로써 통신의 신뢰성을 높임.
  • 웹이나 메일, 파일공유 등 데이터를 누락시키고 싶지 않은 서비스의 경우 TCP 사용
• 데이터의 순차 전송을 보장한다
• 데이터의 흐름을 제어하고, 혼잡을 제어한다. (위에서 말한 문제점들을 제어해서, 데이터의 손실을 막는다는 뜻이다.)
• Error detection : check sum 해서 오류를 감지할 수 있다.
• 세그먼트 단위로 전송계층 안에서 데이터를 처리하고 동작한다.
  • 전송계층 위에 있는 layer에서 내려온 데이터를 쪼개서
  • 각각 TCP header를 붙여서 동작! → 이 한 덩어리가 segment

https://www.youtube.com/watch?v=ikDVGYp5dhg

 

🔸 TCP의 단점

• 데이터로 보내기 전에 반드시 연결이 형성되어야 한다.  (연결지향)
• 1:1통신만 가능하다
• UDP보다 데이터 전송 속도가 느리다. 
  • 매번 connection(3way handshake)을 연결해서 시간손실이 발생할 수 밖에 없다.
  • 패킷을 조금만 손실해도 재전송을 다시 해야한다.  (위 사진에서도 보면, ACK를 받지 못하면 재전송하는 과정)

 

👉 메일, 파일 송수신과 같이 조금만 손실되어도 재전송하는 과정을 거치는 것은 매우 합리적이다. 
하지만, 별로 티가 나지 않는데도 상관없는 서비스라면, 굳이 이렇게까지 할 필요가 없다. 영상스트리밍같은경우!
이럴대는 비합리적일 수 있다. 그래서 나온 개념이 UDP 프로토콜이다

 

🟠 UDP (User Datagram Protocol)

• TCP보다 신뢰성이 떨어지지만, 전송속도가 일반적으로 빠른 프로토콜
  • 순차전송 x, 흐름제어 x, 혼잡제어 x 
  • Connectionless : TCP와 다르게 Connection을 끊은 상태에서 데이터를 전송한다.
• 순차전송 x, 흐름제어 x, 혼잡제어 x 하지 않고, 그냥 check sum 해서 에러만 검출해준다. 
• 비교적 데이터의 신뢰성이 중요하지 않을 때 사용한다. (ex.영상스트리밍 등)
• 패킷 관리가 필요하다.
  • 아래 그림처럼 TCP와 달리 datagram 방식으로 동작한다. 
    • datagram이란 ? 독립적인 관계를 갖는 패킷 단위
  • Data를 쪼개지 않고 UDP 헤더를 붙여서 만들어지는 게 User Datagram이다. 
    • (TCP와의 차이점) 데이터를 쪼개지 않기 때문에 나중에 application 단에서 data를 쪼개주는 작업이 한 번 더 필요하다. 
  • 궁금증) 그래서 일일히 패킷 관리가 필요하다는건가??  맞는듯!!?!?

https://www.youtube.com/watch?v=ikDVGYp5dhg

🔸 UDP의 단점

• 데이터의 신뢰성이 없다.
• 의미있는 서버를 구축하기 위해서는 일일히 패킷을 관리해주어야한다. (위 사진!!)

 

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✅ 면접을 위한 준비! TCP와 UDP의 공통점과 차이점 살펴보기

 

 

https://coding-factory.tistory.com/614#recentComments

 

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📖 Reference

https://www.youtube.com/watch?v=ikDVGYp5dhg 

https://coding-factory.tistory.com/614#recentComments

https://mangkyu.tistory.com/15

https://github.com/JulSaMo/CS-start/pull/38

[Add] tcpVsUdp 내용 정리 by SeonJeon · Pull Request #38 · JulSaMo/CS-start