TCP와 UDP

[TCP/UDP] TCP와 UDP의 특징과 차이 - MangKyu's Diary (tistory.com)

[TCP/UDP] TCP와 UDP의 특징과 차이

상기 블로그 글을 학습한 내용입니다. 

TCP란 전송 제어 프로토콜(Transmission Control Protocol)을 지칭하는 약어로 인터넷 프로토콜 스위트(IP)의 핵심 프로토콜 중 하나로, IP와 함께 TCP/IP라는 명칭으로 널리 불린다. TCP는 서버와 클라이언트 간에 데이터를 신뢰성 있게 전달하기 위해 만들어진 프로토콜이다.

TCP/IP 4 layer

IP가 데이터의전송을 처리한다면 TCP는 패킷을 추적 및 관리한다.
여기서 패킷이란 인터넷 내에서 데이터를 보내기 위한 경로 배정(라우팅)을 효율적으로 하기 위해서 데이터를 여러 개의 조각들로 나누어 전송을 하는데, 이 조각을 패킷이라고 한다.
TCP는 연결형 서비스를 지원하는 프로토콜로 인터넷 환경에서 기본으로 사용된다.

그렇다면 TCP는 패킷을 어떻게 추적하고 관리할까?

위와 같은 상황에서 a, b, c라는 데이터를 전송했다고 치자. 그런데 중간에 b가 분실되었다고 했을 때, 수신자는 a, b, c 모두가 필요한지 모르고 a, c만 보고 모든 데이터를 수신했다고 착각할 수 있다. 그렇기에 a,b,c라는 패킷에 1, 2, 3이라는 번호를 부여하여 패킷의 분실 확인과 가은 처리를 하여 목적지에서 재조립한다. 이런 방식으로 TCP는 패킷을 추적하며, 나누어 보내진 데이터를 받고 조립할 수 있다. 

 

TCP는 다음과 같은 특징을 가진다.

1. 연결 지향 방식으로 패킷 교환 방식을 사용 
패킷을 전송하기 위한 논리적 경로를 배정한다.

2. 3 - way handshaking 과정을 통해 연결을 설정하고 4 - way handshaking을 통해 해제한다.
3-way handshaking 과정을 통해 목적지와 수신지를 확실히 하여 정확한 전송을 보장한다.

3. 흐름 제어, 오류제어, 혼잡 제어 기능 
흐름 제어란 전송되는 데이터의 양을 조절하는 것이다.
오류 제어는 데이터가 유실되거나 잘못된 데이터가 수신되었을 경우 대처하는 방법이다.
마지막으로 혼잡 제어는 네트워크 혼잡에 대처하는 것이다. 

4. 신뢰성 보장

5. UDP 보다 속도가 느리다.

6. 전이중(Full-Duplex), 점대점(Point to Point)방식

TCP가 이러한 특징을 가지는 이유는 TCP가 연결형 서비스로, 신뢰성을 보장하기 때문이다. 따라서 3-way handshaking의 과정을 사용하는 것이고, 데이터 흐름 제어나 혼잡 제어와 같은 기능도 가능하다. 하지만 이런 기능들이 CPU를 사용하기 때문에 UDP보다 속도가 느리다.

이로 인해 TCP는 연속성보다 신뢰성있는 전송이 중요할 때 사용하는 프로토콜로 파일을 전송할 때와 같은 경우에 사용된다. 

 

TCP 서버의 특징은 다음과 같다.

1. 서버 소켓은 연결만을 담당한다.

2. 연결 과정에서 반환된 클라이언트 소켓은 데이터의 송수신에 사용된다.

3. 서버와 클라이언트는 1대1로 연결된다.

4. 스트림 전송으로 전송 데이터의 크기가 무제한이다.

5. 패킷에 대한 응답을 해야하기 때문에 시간 지연이나 CPU 소모 등의 면에서 성능이 낮다.

6. 손실된 경우 재전송을 요청하므로 Streaming 서비스에 불리하다. 

 

 

그럼 UDP에 대해 알아보자.

UDP는 User Datagram Protocol의 약자로 사용자 데이터그램 프로토콜이라는 뜻으로 여기서 데이터그램이란 독립적인 관계를 지니는 패킷이라는 뜻이다. 간단히 말하면 데이터를 데이터그램 단위로 처리하는 프로토콜이다.

UDP는 비연결형 프로토콜이다. TCP와는 반대로 연결을 위해 할당되는 논리적인 경로가 없다는 것이다. 그렇기 때문에 각각의 패킷은 다른 경로로 전송되고, 각각의 패킷은 독립적인 관계를 지니게 되는데, 이렇게 데이터를 서로 다른 경로로 독립적으로 처리하게 되는 프로토콜을 UDP라고 한다. 

 

이러한 UDP의 특징은 다음과 같다.

1. 비연결형 서비스로 데이터그램 방식을 제공한다.

2. 정보를 주고 받을 때 정보를 보내거나 받는다는 신호 절차를 거치지 않는다.

3. UDP 헤더의 CheckSum 필드를 통해 최소한의 오류만 검출한다.

4. 신뢰성이 낮다.

5. TCP보다 속도가 빠르다. 

UDP는 TCP와 다르게 비 연결형 서비스이기 때문에 연결을 설정하고 해제하는 과정이 존재하지 않는다. 서로 다른 경로로 독립적으로 처리함에도 불구하고 순서를 부여하여 재조립 하거나 TCP와 같이 흐름 제어나 혼잡 제어 등의 기능도 처리하지 않기에 TCP보다 속도가 빠르며 네트워크 부하가 적다. 하지만 신뢰성 있는 데이터의 전송을 보장하지는 못한다. 때문에 스트리밍과 같은 신뢰성보다는 연속성이 중요한 서비스에 자주 사용된다.

 

UDP  서버의 특징은 다음과 같다.

1. UDP에는 연결 자체가 없어서 서버 소켓과 클라이언트 소켓의 구분이 없다.

2. 소켓 대신 IP를 기반으로 데이터를 전송한다.

3. 서버와 클라이언트는 1대1, 1대N, N대M 등으로 연결될 수 있다.

4. 데이터그램(메시지) 단위로 전송되며 그 크기는 65535바이트로, 크기가 초과되면 잘라서 보낸다.

5. 흐름 제어가 없어서 패킷이 제대로 전송되었는지, 오류가 없는지 확인할 수 없다.

6. 파일 전송과 같은 신뢰성이 필요한 서비스보다 성능이 중요시되는 경우에 사용된다. 

 

이렇게 TCP와 UDP는 각각의 특징이 존재하고 서로 비교되는 프로토콜이다.

TCP는 패킷 교환 방식의 연결형 서비스이고, UDP는 데이터그램 방식의 비연결형 서비스이다.

TCP는 전송 순서를 보장하며 UDP는 전송 순서를 보장하지 않고, 수신 여부 또한 TCP는 확인하지만 UDP는 그렇지 않다.

TCP는 1대1 방식의 통신 방식을 취하는 것에 비해 UDP는 1대1, N대M 등의 다양한 통신 방식을 취한다.

TCP는 3-way handshaking과 4-way handshaking 방식을 통해 연결을 설정하고 해제하기에 신뢰성이 높지만 UDP는 신호절차를 거치지 않기에 신뢰성이 낮다.

다만 속도는 신호 절차도 없고 순서도 지키지 않고 제어 기능도 처리하지 않기에 UDP가 TCP보다 빠르다.