🌐[Network] TCP(Transmission Control Protocol)란 무엇일까?

• TCP(Transmisson Control Protocol)는 인터넷 프로토콜 스위트(Internet Protol Suite)의 핵심 프로토콜 중 하나로, 신뢰성 있는 데이터 전송을 보장하는 연결 지향형 프로토콜입니다.
• TCP는 데이터 패킷을 손실 없이, 순서대로, 정확하게 전달하는 것을 목표로 하며, 인터넷을 포함한 대부분의 네트워크에서 사용됩니다.
• TCP/IP라고도 불리며, IP(Internet Protocol)와 함께 동작하기 때문입니다.

1️⃣ TCP의 주요 특징.

1️⃣ 연결 지향형 프로토콜.

• TCP는 데이터를 전송하기 전에 송신자와 수신자 간에 연결을 설정합니다.
  • 이 연결을 통해 두 장치가 데이터를 주고받을 수 있는 가상 회선을 형성합니다.
    • 연결이 설정되면, 데이터가 손실되지 않고 순서대로 전달 되도록 보장합니다.

2️⃣ 신뢰성 있는 데이터 전송.

• TCP는 패킷 손실이 발생할 경우 손실된 패킷을 재전송하고, 수신한 패킷이 올바른지 확인하는 오류 검출 및 수정 메커니즘을 가지고 있습니다.
  • 이로 인해 데이터가 손실되거나 손상되지 않고, 정확히 목적지에 도달하도록 합니다.

3️⃣ 데이터 흐름 제어.

• TCP는 수신 측이 데이터를 처리할 수 있는 속도에 맞춰 데이터를 전송하는 흐름 제어 기능을 제공합니다.
  • 이를 통해 송신 측에서 데이터를 너무 빨리 보내 수신 측이 처리하지 못하는 상황을 방지합니다.

4️⃣ 혼잡 제어.

• 네트워크에서 혼잡이 발생할 경우, TCP는 전송 속도를 줄여 네트워크 부하를 완화하는 혼잡 제어 기능을 수행합니다.
  • 이를 통해 네트워크가 과부하 상태에 빠지지 않도록 보호합니다.

5️⃣ 패킷 순서 보장.

• 네트워크에서는 패킷이 서로 다른 경로를 통해 목적지에 도달할 수 있기 때문에, 도착 순서가 달라질 수 있습니다.
  • TCP(Transmission Control Protocol)는 이러한 패킷을 올바른 순서로 재조립하여 원래의 데이터로 복원합니다.

6️⃣ 패킷 오류 검출 및 수정.

• TCP(Transmission Control Protocol) 패킷에 체크섬(Checksum)이라는 오류 검출 값을 포함하여, 데이터가 손상되지 않았는지 확인합니다.
  • 만약 패킷이 손상되었거나 도착하지 않았다면, 해당 패킷을 다시 전송합니다.

2️⃣ TCP의 동작 원리.

• TCP는 데이터를 송신자에서 수신자로 안전하게 전송하기 위해 세 가지 주요 단계를 거칩니다.

1️⃣ 연결 설정(3-Way Handshake)

• TCP(Transmisson Control Protocol)는 데이터 전송을 시작하기 전에 송신자와 수신자 간에 3단계 핸드셰이크(3-Way Handshake)를 통해 연결을 설정합니다.
  • 1️⃣ SYN : 송신자는 수신자에게 연결 요청(SYN)을 보냅니다.
  • 2️⃣ SYN-ACK : 수신자는 송신자의 요청을 수락하고, 연결을 승인하는 응답(SYN-ACK)을 보냅니다.
  • 3️⃣ ACK : 송신자는 수신자의 응답을 확인(ACK)하고, 데이터 전송을 시작할 준비가 완료됩니다.
    • 이 과정이 완료되면 송신자와 수신자는 데이터 전송을 위한 가상 연결을 확립하게 됩니다.

2️⃣ 데이터 전송

• 데이터를 작은 패킷으로 나누어 전송합니다.
  • 각 패킷은 순서 번호가 부여되며, 수신자는 이 번호를 이용해 패킷이 올바른 순서로 도착했는지 확인하고 재조립합니다.
• 각 패킷이 성공적으로 도착하면 수신자는 송신자에게 ACK(Acknowledgement, 확인 응답)를 보냅니다.
  • 만약 수신자가 패킷을 받지 못하거나 패킷이 손상된 경우, 송신자는 해당 패킷을 재전송합니다.

3️⃣ 연결 해제(4-Way Handshake)

• 데이터 전송이 완료되면, 송신자와 수신자는 4단계 핸드 셰이크(4-Way Handshake) 과정을 통해 연결을 해제합니다.
  • 1️⃣ FIN : 송신자는 연결을 종료하기 위한 요청(FIN)을 보냅니다.
  • 2️⃣ ACK : 수신자는 이 요청을 수락하고 ACK(Acknowledgement, 확인 응답)을 보냅니다.
  • 3️⃣ FIN : 수신자도 연결을 종료하고 싶을 때 FIN을 보냅니다.
  • 4️⃣ ACK : 송신자는 수신자의 FIN에 대한 ACK(Acknowledgement, 확인 응답)를 보냅니다.
    • 이 과정이 완료되면 송신자와 수신자 간의 연결이 종료됩니다.

3️⃣ TCP와 IP의 관계.

• TCP(Transmisson Control Protocol)는 전송 계층(Transport Layer)에서 동작하는 프로토콜이며, IP(Internet Protocol)는 네트워크 계층(Network Layer)에서 동작하는 프로토콜입니다.
  • 이 둘은 TCP/IP라는 이름으로 함께 사용되며, TCP(Transmisson Control Protocol)는 데이터 전송의 신뢰성을 보장하고, IP(Internet Protocol)는 신뢰성이나 순서 보장을 하지 않기 때문에, TCP(Transmisson Control Protocol)가 그 위에서 패킷의 순서 및 무결성을 보장하는 역할을 합니다.

4️⃣ TCP의 장점.

• 1️⃣ 신뢰성 : TCP(Transmisson Control Protocol)는 데이터 손실, 패킷 오류, 순서 오류 등을 자동으로 처리하여, 데이터를 정확하게 전송합니다.
• 2️⃣ 순서 보장 : TCP는 패킷이 순서대로 도착하도록 보장하여, 전송된 데이터가 정확하게 재조립될 수 있도록 합니다.
• 3️⃣ 흐름 제어 : 수신 측의 처리 속도에 맞추어 데이터를 조절함으로써, 데이터 과부하를 방지합니다.
• 4️⃣ 혼잡 제어 : 네트워크 혼잡 상태를 관리하여, 네트워크 부하가 발생했을 때도 효율적으로 데이터 전송을 유지합니다.

5️⃣ TCP의 단점.

• 1️⃣ 속도
  • TCP(Transmisson Control Protocol)는 데이터의 신뢰성을 보장하기 위해 많은 오버헤드가 발생합니다.
    • 확인 응답(ACK, Acknowledgement)을 주고받고, 재전송을 수행해야 하기 때문에 UDP(User Datagram Protocol)에 비해 속도가 느릴 수 있습니다.
• 2️⃣ 복잡성
  • TCP(Transmisson Control Protocol)는 상태를 유지하고, 각 패킷의 순서와 무결성을 추절해야 하기 때문에 구현이 복잡합니다.
• 3️⃣ 실시간 데이터 전송에 부적합
  • TCP(Transmisson Control Protocol)는 실시간으로 빠르게 전송해야 하는 스트리밍 서비스나 온라인 게임 등에서는 적합하지 않습니다.
    • 실시간 응답보다는 신뢰성이 더 중요할 때 TCP가 사용됩니다.

6️⃣ TCP와 UDP의 비교.

7️⃣ TCP의 사용 사례.

• 웹 브라우징(HTTP/HTTPS)
  • TCP는 HTTP와 HTTPS에서 사용되며, 웹 페이지가 손상 없이 정확하게 로드 될 수 있도록 보장합니다.
• 파일 전송(FTP, File Transport Protocol)
  • FTP(File Transport Protocol)는 TCP를 사용하여 파일을 신뢰성 있게 전송합니다.
• 이메일(SMTP/IMAP/POP3)
  • 이메일 전송 및 수신 시, SMTP, IMAP, POP3는 TCP(Transmission Control Protocol)를 사용하여 데이터가 손실되지 않고 도착하도록 보장합니다.
• 원격 접속(SSH, Telent)
  • 원격 서버에 안전하게 연결하여 명령을 전송할 때 TCP를 사용하여 신뢰성 있는 통신을 보장합니다.

8️⃣ 결론.

• TCP(Transmisson Control Protocol)는 신뢰성 있는 데이터 전송을 보장하는 프로토콜로, 인터넷에서 널리 사용됩니다.
• 데이터가 정확하게, 손실 없이 전달되는 것을 보장하며, 연결을 설정한 후 데이터를 송수신하고, 전송된 데이터가 손상되지 않았는지 확인하며, 손상된 데이터는 재전송합니다.
• 웹 브라우징, 파일 전송, 이메일 전송등 신뢰성이 중요한 애플리케이션에서 주로 사용되며, 이로 인해 네트워크의 안정성을 크게 향상시킵니다.