[Network] TCP, UDP 차이점

전송계층은 송신자와 수신자를 연결하는 통신 서비스를 제공하는 계층으로, 데이터의 전달을 담당한다.

TCP, UDP는 전송계층에서 사용하는 프로토콜이다.

• 프로토콜(protocol) : 컴퓨터 상호간 혹은 컴퓨터와 단말간에서 통신을 할 때에 필요한 통신규약
• 통신규약 : 상호간의 접속이나 전달 방식, 통신 방식, 주고받을 자료의 형식, 오류 검출 방식, 코드 변환 방식, 전송 속도 등에 대하여 정하는 것.

 

TCP( Transmission Control Protocol )

인터넷상에서 데이터를 메세지 형태로 보내기 위해 IP와 함께 사용하는 프로토콜

연결형 서비스를 지원하는 프로토콜로 인터넷 환경에서 기본으로 사용한다.

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

• 패킷(Packet) : 인터넷 내에서 데이터를 보내기 위한 경로배정(라우팅)을 효율적으로 하기 위해서 데이터를 여러 개의 조각들로 나누어 전송을 하는데 이때, 이 조각을 패킷이라고 한다.
• TCP가 패킷을 추척 및 관리하는 방법 : 데이터는 패킷 단위로 나뉘어 같은 목적지(IP계층)으로 전송된다. 이 때 패킷에 번호를 부여하여 전송하기 때문에 목적지에서 패킷의 분실 확인과 같은 처리가 가능하고 재조립이 가능하다. 이런 방식으로 TCP는 패킷을 추적하여 나누어 보내진 데이터를 받고 조립할 수 있다.

특징

1. 연결형 서비스로 가상 회선 방식을 제공한다.
   • 발신지와 수신지를 연결하여 패킷 전송을 위한 논리적 경로를 배정한다.
2. 3-way handshaking과정을 통해 연결을 설정하고 4-way handshaking을 통해 해제한다.
   • 목적지와 수신지를 확실히 하여 정확한 전송을 보장하기 위해 세션을 수립하는 과정을 거친다.
   • 따라서 TCP는 연결형 서비스로 신뢰성을 보장할 수 있게 되며, 속도가 UDP보다 느리게 된다.
3. 흐름 제어 및 혼잡 제어.
   • 흐름제어(Flow Control)는 송신측과 수신측의 데이터 처리 속도 차이를 해결하기 위한 기법으로 수신자의 버퍼 오버플로우를 방지한다.
     • 수신자가 윈도우크기(Window Size) 값을 통해 수신량을 정할 수 있다.
     • 기본 개념은 receiver가 sender에게 현재 자신의 상태를 feedback 한다.
   • 혼잡제어(Congestion Control)는 송신측의 데이터 전달과 네트워크의 데이터 처리 속도 차이를 해결하기 위한 기법으로 네트워크 내의 패킷 수가 넘치는 것을 방지한다.
4. 높은 신뢰성을 보장한다.
   • Dupack-based retransmission
     • 정상적인 상황에서는 ACK 값이 연속적으로 전송되어야 한다.
     • 그러나 ACK값이 중복으로 올 경우 패킷 이상을 감지하고 재전송을 요청한다.
   • Timeout-based retransmission
     • 일정시간동안 ACK 값이 수신을 못할 경우 재전송을 요청한다.
5. UDP보다 속도가 느리다.
6. 전이중(Full-Duplex), 점대점(Point to Point) 방식
   • 전이중(Full-Duplex) : 전송이 양방향으로 동시에 일어날 수 있다.
   • 점대점(Point to Point) : 각 연결이 정확히 2개의 종단점을 가지고 있다.
   • → 따라서 멀티캐스팅이나 브로드캐스팅을 지원하지 않는다.

따라서 TCP는 연속성보다 신뢰성있는 전송이 중요할 때 사용된다. ex) HTTP, Email, File transfer

TCP 서버 특징

• 서버소켓은 연결만을 담당한다.
• 연결과정에서 반환된 클라이언트 소켓은 데이터의 송수신에 사용된다.
• 서버와 클라이언트는 1대1로 연결된다.
• 스트림 전송으로 전송 데이터의 크기가 무제한이다.
• 패킷에 대한 응답을 해야하기 때문에(시간 지연, CPU 소모) 성능이 낮다.
• Streaming 서비스에 불리하다.(손실된 경우 재전송 요청을 하므로)

 

UDP( User Datagram Protocol )

데이터를 데이터그램 단위로 처리하는 프로토콜

UDP는 비연결형 프로토콜로 연결을 위해 할당되는 논리적인 경로가 없다. 따라서 각각의 패킷은 다른 경로로 전송되고, 독립적인 관계를 지니게 된다. 이렇게 데이터를 서로 다른 경로로 독립적으로 처리하게 되는 프로토콜을 UDP라고 한다.

• 데이터그램(Datagram) : 독립적인 관계를 지닌 패킷
  발신지와 수신지 컴퓨터 그리고 전송 네트워크 사이에서 이전의 데이터 교환과 관계없이 발신지로부터 수신지 컴퓨터로 배달되어지는 충분한 정보를 갖는 독립적인 데이터 실체. 이는 인터넷이 운반해야 할 메세지 단위인 패킷이라 봐도 무방하다.

특징

1. 비연결형 서비스로 데이터그램 방식을 제공한다.
   1. 비연결형 서비스이기 때문에 연결을 설정하고 해제하는 과정이 존재하지 않는다.
2. 정보를 주고 받을 때 정보를 보내거나 받는다는 신호절차를 거치지 않는다.
3. UDP헤더의 CheckSum 필드를 통해 최소한의 오류만 검출한다.
   1. 패킷에 순서를 부여하여 재조립하거나 흐름 제어 또는 혼잡 제어와 같은 기능도 처리하지 않기에 TCP보다 속도가 빠르며 네트워크 부하가 적다.
   2. 따라서 신뢰성 있는 데이터 전송을 보장하지는 못한다.
4. 신뢰성이 낮다.
5. TCP보다 속도가 빠르다.

UDP는 신뢰성보다 연속성이 중요한 서비스에 사용된다. ex) DNS, Broadcasting, 실시간 스트리밍

UDP 서버 특징

• UDP에는 연결 자체가 없어서(connect 함수 불필요) 서버 소켓과 클라이언트 소켓의 구분이 없다.
• 소켓 대신 IP를 기반으로 데이터를 전송한다.
• 서버와 클라이언트는 1대1, 1대N, N대M 등으로 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.
• 파일 전송과 같은 신뢰성이 필요한 서비스보다 성능이 중요시 되는 경우에 사용된다.

 

차이점 요약

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 여부 확인	수신 여부 확인하지 않음
통신 방식	1:1 통신	1:1 or 1:N or N:M 통신
신뢰성	높다	낮다
속도	느리다	빠르다

 

참고

• https://mangkyu.tistory.com/15
• https://velog.io/@hidaehyunlee/TCP-%EC%99%80-UDP-%EC%9D%98-%EC%B0%A8%EC%9D%B4
• https://6kkki.tistory.com/18
• https://6kkki.tistory.com/19?category=549650 
• https://gyoogle.dev/blog/computer-science/network/%ED%9D%90%EB%A6%84%EC%A0%9C%EC%96%B4%20&%20%ED%98%BC%EC%9E%A1%EC%A0%9C%EC%96%B4.html
• http://www.ktword.co.kr/test/view/view.php?m_temp1=537&id=864 
• http://www.ktword.co.kr/test/view/view.php?m_temp1=633&id=864