이해하면 인생이 바뀌는 TCP/IP 송, 수신 구조

TCP/IP 통신의 전체적인 흐름

먼저, 파일을 주고 받는 클라이언트, 서버는 프로세스(호스트)의 형태이다.
두번째, 인터넷 상에서 정보가 유통될 때 Packet 의 형태로 공유하게 된다.
- 여기서 중요한 점은 파일의 크기가 1.5MB 라고 할 때, MTU 는 1500byte 이기 때문에, 약 1000배 이상의 차이가 난다.

프로세스에서 소켓을 통해 입출력이 일어나면, 소켓에 확보된 메모리 공간인 버퍼가 있기 마련이다.
- 소켓 버퍼 : 커널 영역에 존재하며 운영체제가 관리
- 프로세스 버퍼 : 유저 영역에 존재하며 개발자가 관리 코드를 통해 직접 관리
송신하는 쪽에서는 항상 Encapsulation 이 일어난다.

파일을 일정한 크기로 나누어 서버 프로세스 내 버퍼로 Copy 한다.
프로세스의 버퍼에서 소켓버퍼로 Copy 한다.
1. 단위 : Stream
소켓버퍼를 분해해서 L4(TCP) 계층으로 전송한다.
1. 단위 : Segment(TCP 기준, UDP 의 경우는 Datagram 이라고 표현한다)
2. Segment 는 각각의 순서를 가지고 있다. (TCP : 연결지향인 이유)
3. 순차적으로 Segment 를 송신한다.
4. 몇개의 Segment 를 보낸 뒤 ACK 를 기다리기 위해서 Wait 한다.
L3(IP) 계층에서 Packet 으로 Encapsulation 한다.
1. 단위 : Packet
L2(NIC) 계층에서 4 와 마찬가지로 Encapsulation 한다.
1. 단위 : Ethernet Frame
수 많은 라우터를 거쳐 클라이언트에게 전달된다. (보통 한개의 라우터가 아니다.. 수많은 라우터를 거쳐 전달된다)

L3 계층에서 Ethernet Frame 안에서 Packet 을 끄집어 내고 Ethernet Frame 은 사라진다.
L4 계층에서 Segment 를 끄집어내고 Packet 은 사라진다.
Segment 들은 순차적으로 소켓버퍼에 쌓이게 된다.
1. 해당 동작은 운영체제의 TCP 스택에서 담당한다.
2. 네트워크 단에서는 소켓버퍼에 채우는 동작이 일어나게 된다.
3. TCP 는 연결지향으로 Segment 를 잘 전달받았을 때, ACK 를 서버에 전달한다. (ACK 를 보낼 때 현재 소켓버퍼 여유공간을 함께 전달한다)
프로세스 단에서는 소켓버퍼를 비우는 동작이 일어나게 된다.
프로세스에서 File 을 확인할 수 있다.

네트워크 수준의 장애
- Loss Segment : 데이터 유실 (원인은 모른다,,)
- Re-transmision : 수신측의 ACK 와 송신측의 Re-transmision 이 겹쳐 ACK 가 중복된다.
  - 예를 들어, 클라이언트에서 5개의 패킷을 수신을 받아야 할 때, 약 2개의 패킷을 받게되면 잘 받았다는 의미의 응답을 ACK 를 서버에 보내주게 되는데, 서버가 ACK 를 받기 못하게 되면 이전에 보냈었던 패킷을 다시보내게 된다.
  - 만약 클라이언트가 보낸 ACK 를 시간차 때문에, 확인하지 못하고 다시 이전의 패킷을 보내게 된다면 패킷이 꼬이게 되는 문제가 발생한다.
  - 일정 수준을 운영체제 TCP 수준에서 보완을 해준다.
- Out of order : Segment 의 순서가 맞지 않을 때
  - 일정 수준을 운영체제 TCP 수준에서 보완을 해준다.
프로세스 수준의 장애
- Zero Window : Socket 의 Buffer(Window Size) 의 남은 공간이 Zero 가 될 때
  - 네트워크와 프로세스의 속도차이 때문에 발생

Last updated 8 months ago