TCP 3-Way Handshake 이해하기: TCP 프로토콜, 데이터 통신

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TCP 3-Way Handshake 이해

TCP(Transmission Control Protocol)는 인터넷상에서 데이터 통신을 위한 가장 기본적인 프로토콜 중 하나로, 신뢰성과 정확성을 보장하는 데 중점을 두고 설계되었습니다. 데이터를 전송하기 위해서는 먼저 연결을 설정해야 하는데, 이 과정이 바로 '3-way handshake'입니다. 3-way handshake는 클라이언트와 서버 간의 상호작용을 통해 연결을 설정하는 중요한 단계로, 데이터 전송의 신뢰성을 높이는 역할을 합니다. 이 블로그에서는 TCP 3-way handshake의 과정과 그 중요성에 대해 깊이 있게 알아보겠습니다.

 

TCP 3-way handshake는 연결 설정의 필수 과정입니다. 클라이언트가 서버에 데이터를 요청하고, 서버가 이를 수락하는 방식으로 연결이 이루어집니다. 이 과정을 통해 데이터의 정확성과 보안성을 확보할 수 있으며, 인터넷에서 정보를 주고받는 데 중요한 역할을 합니다. 이제 TCP의 기본 개념과 함께 3-way handshake의 과정을 살펴보도록 하겠습니다.

TCP란?

TCP는 신뢰성 있는 연결형 프로토콜로, 데이터가 순서대로, 중복 없이 안정적으로 전송되도록 보장합니다. 주요 특징으로는 연결 지향성, 데이터의 흐름 제어, 오류 검출 및 수정 기능 등이 있습니다. TCP가 사용되는 예로는 웹(HTTP), 이메일(SMTP), 파일 전송(FTP) 등이 있습니다. TCP는 데이터 전송의 신뢰성을 보장하기 위해 여러 단계의 과정을 거칩니다. 이러한 과정 중 첫 번째 단계가 바로 3-way handshake입니다.

 

TCP의 신뢰성은 데이터의 순서와 정확성을 유지하는 것에서 시작됩니다. 각 세그먼트는 고유한 순차 번호를 가지며, 수신자가 데이터를 성공적으로 받았는지 확인하기 위해 확인 응답 번호를 사용합니다. 이러한 과정들은 데이터의 손실이나 순서가 뒤바뀌는 것을 방지하기 위해 필요합니다. TCP가 제공하는 신뢰성 덕분에 우리는 인터넷에서 안전하게 정보를 주고받을 수 있는 것입니다.

3-way handshake란?

3-way handshake는 TCP 통신에서 연결을 설정하는 초기 단계로, 클라이언트와 서버 간의 상호작용을 통해 이루어집니다. 이 과정은 총 세 단계로 나뉘며, 각 단계에서 클라이언트와 서버는 서로의 존재를 확인하고 연결을 준비하는 과정을 거칩니다. 이는 마치 두 사람이 약속을 잡기 전에 서로의 의사를 확인하는 것과 유사합니다.

 

3-way handshake의 단계는 다음과 같습니다.

• SYN: 클라이언트가 서버에게 연결 요청을 보냅니다. 이때 SYN 플래그를 설정하고, 초기 순차 번호를 함께 전달합니다.
• SYN + ACK: 서버는 클라이언트의 요청을 수락하고, 준비가 되었음을 알리기 위해 응답합니다. 이 과정에서도 SYN과 ACK 플래그를 설정하며, 자신의 초기 순차 번호와 클라이언트의 순차 번호에 1을 더한 확인 응답 번호를 보냅니다.
• ACK: 마지막으로 클라이언트는 서버의 응답을 받고, 연결 설정을 완료하기 위해 ACK 플래그를 설정하여 서버에게 확인 응답을 보냅니다.

이 과정을 통해 클라이언트와 서버는 서로의 존재를 확인하고, 안정적인 데이터 전송을 위한 준비를 마치게 됩니다.

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3-way handshake의 중요성

3-way handshake 과정은 TCP 통신의 기본이며, 연결의 신뢰성을 높이는 데 필수적입니다. 이 단계에서 클라이언트와 서버는 서로의 존재를 확인하고, 데이터 전송을 위한 준비를 완료합니다. 만약 이 과정이 생략된다면, 클라이언트는 서버가 연결을 수용할 준비가 되었는지 알고 있을 수 없으며, 데이터 손실이나 오류가 발생할 위험이 높아집니다.

 

3-way handshake의 장점은 다음과 같습니다.

• 서로의 연결 상태를 확인할 수 있어 데이터 전송의 신뢰성을 높입니다.
• 연결 설정 시 발생할 수 있는 오류를 사전에 방지할 수 있습니다.

따라서 3-way handshake는 TCP의 신뢰성을 높이는 핵심적인 과정이라 할 수 있습니다.

데이터 전송 과정

3-way handshake가 완료되면, 본격적인 데이터 전송이 시작됩니다. TCP는 데이터를 작은 조각으로 나누어 전송하며, 각 조각은 순차 번호를 가지고 있습니다. 이를 통해 수신자는 데이터가 순차적으로 도착했는지 확인하며, 원하는 순서대로 데이터를 조합할 수 있습니다.

 

데이터 전송 과정에서 몇 가지 중요한 요소가 있습니다.

• 순차 번호: 각 세그먼트는 고유한 순차 번호를 가지고 있어, 데이터의 순서를 파악할 수 있도록 도와줍니다.
• 확인 응답 번호: 수신자는 다음으로 기대하는 순차 번호를 확인 응답 번호에 담아 보내, 수신된 데이터의 정확성을 확인합니다.

만약 데이터가 손실되거나 순서가 어긋나면, 송신자는 확인 응답을 받지 못하거나 잘못된 순서의 데이터를 수신하게 되며, 이 경우 손실된 데이터를 재전송하여 데이터의 정확성을 확보합니다.

흐름 제어 및 혼잡 제어

TCP는 안정적인 데이터 전송을 위해 흐름 제어와 혼잡 제어 기능을 제공합니다. 흐름 제어는 수신자의 버퍼 크기를 고려하여 송신자가 데이터를 보내는 속도를 조절하는 방식입니다. 이를 통해 수신자의 버퍼가 가득 차서 데이터가 소실되는 상황을 방지할 수 있습니다.

 

혼잡 제어는 네트워크의 혼잡 정도를 감지하여 데이터 전송 속도를 조절하는 기능입니다. 네트워크가 과부하 상태일 때는 데이터 전송 속도를 줄여서 네트워크의 효율성을 유지합니다. 이러한 제어 기능을 통해 TCP는 안정적이고 효율적인 데이터 전송을 보장합니다.

4-way handshake: 연결 종료

데이터 전송이 끝난 후에는 연결을 종료하는 과정인 4-way handshake를 거칩니다. 이 과정에서도 클라이언트와 서버는 서로의 상태를 확인하며, 안전하게 연결을 종료합니다. 4-way handshake는 다음과 같은 단계로 이루어져 있습니다.

• FIN: 클라이언트가 연결 종료를 요청합니다.
• ACK: 서버는 클라이언트의 요청을 수락하고, 확인 응답을 보냅니다.
• FIN: 서버도 연결 종료를 요청합니다.
• ACK: 클라이언트는 마지막 확인 응답을 보내고 연결을 종료합니다.

이 과정을 통해 클라이언트와 서버는 서로의 존재를 확인하며 안전하게 연결을 종료합니다.

결론

TCP 3-way handshake는 데이터 통신의 신뢰성과 안전성을 보장하는 중요한 과정입니다. 이 과정을 통해 클라이언트와 서버는 서로의 존재를 확인하고, 데이터 전송을 위한 안정적인 연결을 설정하게 됩니다. 또한, 데이터 전송의 정확성을 보장하기 위해 순차 번호와 확인 응답 번호를 사용하며, 흐름 제어와 혼잡 제어를 통해 안정적인 통신을 지원합니다.

 

결국, TCP 3-way handshake를 이해함으로써 우리는 인터넷에서의 데이터 통신이 어떻게 이루어지는지를 깊이 있게 알 수 있습니다. 이 과정은 복잡해 보일 수 있지만, 데이터를 안전하고 정확하게 전달하기 위한 필수적인 단계임을 알 수 있습니다. TCP 통신의 원리를 이해하여 보다 나은 네트워크 환경을 구성하는 데 기여할 수 있기를 바랍니다.

FAQ

Q: 3-way handshake가 없으면 어떻게 되나요?
A: 3-way handshake가 없다면 클라이언트와 서버 간의 연결 상태를 확인할 수 없어 데이터 손실이나 오류가 발생할 위험이 높아집니다.

 

Q: TCP와 UDP의 차이는 무엇인가요?
A: TCP는 연결 지향적이며 신뢰성을 제공하는 반면, UDP는 비연결형으로 빠른 전송을 목표로 하며 신뢰성을 보장하지 않습니다.

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