TCP/IP 네트워크 스택 이해하기(TCP/IP의 중요한 성질)

이 글에서는 Linux 운영체제와 하드웨어 레이어에서의 데이터 흐름과 제어 흐름을 바탕으로 네트워크 스택에 대한 전반적인 작동 방식을 알아보겠습니다.

 

TCP/IP의 중요한 성질

데이터의 순서가 바뀌지 않으면서 데이터가 유실되지 않도록 가급적 빠르게 데이터를 보내려면 네트워크 프로토콜을 어떻게 설계해야 할까? TCP/IP는 이런 고민 아래 설계된 것이다. 다음은 스택을 이해하는데 필요한 TCP/IP의 중요한 성질이다.

 

TCP와 IP

 

엄밀히 말해 TCP와 IP는 서로 다른 레이어의 것이라 분리해서 이해하는 것이 옳지만, 이해의 편의상 여기서는이 장에서는 둘을 분리하지 않고 설명한다.

 

1. Connection oriented

 

두 개 엔드포인트(로컬, 리모트) 사이에 연결을 먼저 맺고 데이터를 주고받는다. 여기서 'TCP 연결 식별자'는 두 엔드포인트의 주소를 합친 것으로, <로컬 IP 주소, 로컬 포트번호, 리모트 IP 주소, 리모트 포트번호> 형태이다.

 

2. Bidirectional byte stream

양방향 데이터 통신을 하고, 바이트 스트림을 사용한다.

바이트 스트림 : 8비트의 바이트 단위로 입출력하는 클래스, 이진 데이터를 읽고 쓰기 위하여 사용.

3. In-order delivery

송신자(sender)가 보낸 순서대로 수신자(receiver)가 데이터를 받는다. 이를 위해서는 데이터의 순서가 필요하다. 순서를 표시하기 위해 32-bit 정수 자료형을 사용한다.

 

4. Reliability through ACK

데이터를 송신하고 수신자로부터 ACK(데이터 받았음)를 받지 않으면, 송신자 TCP가 데이터를 재전송한다. 따라서 송신자 TCP는 수신자로부터 ACK를 받지 않은 데이터를 보관한다(buffer unacknowledged data).

 

5. Flow control

송신자는 수신자가 받을 수 있는 만큼 데이터를 전송한다. 수신자가 자신이 받을 수 있는 바이트 수 (사용하지 않은 버퍼 크기, receive window)를 송신자에게 전달한다. 송신자는 수신자 receive window가 허용하는 바이트 수만큼 데이터를 전송한다.

 

6. Congestion control

 

네트워크 정체를 방지하기 위해 receive window와 별도로 congestion window를 사용하는데 이는 네트워크에 유입되는 데이터양을 제한하기 위해서이다. Receive window와 마찬가지로 congestion window가 허용하는 바이트 수만큼 데이터를 전송하며 여기에는 TCP Vegas, Westwood, BIC, CUBIC 등 다양한 알고리즘이 있다. Flow control과 달리 송신자가 단독으로 구현한다.