[Network] TCP(Transmission Control Protocol)란?

전송 계층에서 사용되는 프로토콜인 TCP에 대해서 알아보자.

 

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1. TCP (Transmission Control Protocol)

 

TCP는 인터넷 프로토콜 스위트(Internet Protocol Suite)의 전송 계층 프로토콜로, 신뢰성 있는 데이터 전송을 보장하는 연결 지향 프로토콜이다.

 

특징

1-1. 연결 지향성 (Connection-Oriented)

• 3-way handshake를 통해 양 끝단 간의 연결을 먼저 설정한다.
• 데이터 전송이 끝나면 4-way handshake로 연결을 종료
• 연결이 확립된 후에만 데이터 전송 가능

1-2. 신뢰성 있는 전송

• 확인 응답(ACK): 수신 측이 데이터를 받았음을 송신 측에 알려준다.
• 시퀀스 번호: 모든 바이트에 고유한 번호를 할당하여 순서를 보장한다.
• 재전송: 일정 시간 내에 ACK가 오지 않으면 패킷을 재전송한다.
• 체크섬: 데이터 무결성을 검증

1- 3. 흐름 제어 (Flow Control)

• 슬라이딩 윈도우: 수신 측의 버퍼 크기에 맞춰 전송량을 조절
• 수신자가 처리할 수 있는 속도로 데이터를 전송

1- 4. 혼잡 제어 (Congestion Control)

• Slow Start: 처음에는 적은 양으로 시작해 점진적으로 증가시킨다.
• AIMD: 혼잡이 감지되면 전송량을 절반으로 줄이고, 그렇지 않으면 선형적으로 증가시킨다.
• Fast Recovery/Fast Retransmit: 패킷 손실 감지 시 빠른 복구를 수행한다.

1- 5. 전이중 통신 (Full-Duplex)

• 양방향 동시 통신이 가능하다.
• 각 방향마다 독립적인 시퀀스 번호를 가진다.

 

구분	장점	단점
신뢰성	- 데이터 전송 보장 - 손실된 패킷 재전송 - 순서 보장 - 오류 검출 및 복구	- 재전송으로 인한 지연 발생 - 오버헤드 증가
연결 관리	- 안정적인 연결 상태 유지 - 연결 품질 모니터링	- 연결 설정/해제 시간 소요• 연결 상태 유지를 위한 리소스 필요
흐름 제어	- 수신자 처리 능력에 맞춘 전송 - 버퍼 오버플로우 방지	- 전송 속도 제한 - 윈도우 크기 조절로 인한 복잡성
혼잡 제어	- 네트워크 과부하 방지 - 효율적인 대역폭 활용	- 초기 연결 시 낮은 전송률 - 혼잡 시 급격한 속도 감소
데이터 무결성	- 체크섬을 통한 오류 검증 - 중복 데이터 제거	- 체크섬 계산 오버헤드 - 추가적인 처리 시간 필요
적용 분야	- 파일 전송에 적합 - 웹 브라우징에 최적 - 이메일, DB 통신에 안정적	- 실시간 통신에 부적합 - 스트리밍 서비스에 비효율적 - 지연 시간에 민감한 앱에 부적절
프로토콜 구조	- 잘 정의된 표준 - 광범위한 지원 - 다양한 옵션 제공	- 20바이트 이상의 큰 헤더 - 복잡한 상태 관리 - 구현이 복잡함
보안	- 연결 기반으로 보안 강화 용이 - SSL/TLS와 쉬운 통합	- 연결 정보 노출 가능 - SYN flooding 등 공격에 취약

 

 

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2. TCP 헤더 구조

TCP 헤더 구조

• URG (Urgent) : 긴급 데이터 포함
• ACK (Acknowledgment) : 확인 응답
• PSH (Push) : 즉시 전달
• RST (Reset) : 연결 재설정
• SYN (Synchronize) : 연결 시작
• FIN (Finish) : 연결 종료

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3. TCP 사용 예시

• 웹 브라우징: HTTP/HTTPS
• 이메일: SMTP, POP3, IMAP
• 파일 전송: FTP, SFTP
• 원격 접속: SSH, Telnet
• 데이터베이스: MySQL, PostgreSQL 등의 연결

TCP는 데이터의 정확성과 순서가 중요한 대부분의 애플리케이션에서 사용되며, 인터넷 통신의 중추적인 역할을 담당하고 있다.