TCP와 UDP 차이 그리고 TCP/IP

TCP와 UDP의 차이에 대해서 알아보자.

Posted by: madplay on Feb 4, 2018

TCP/IP 란 무엇일까?

TCP와 UDP에 대해서 알아보기 전에 TCP/IP를 먼저 알아야할 필요성이 있습니다.
< Transfer Control Protocol / Internet Protocol > 를 줄여서 TCP/IP라고 하는데요.

이는 인터넷 표준 프로토콜로서 컴퓨터 간의 주고받는 데이터를 전송할 때 에러가 발생하지 않도록 알맞게 나누어 전송하고 이를 수신하여 다시 기존의 정보로 변환하는 것을 약속해 놓은 것을 말합니다.

인터넷 프로토콜 중 가장 중요한 역할을 하는 TCP와 IP의 합성어로 데이터의 흐름 관리, 정확성 확인, 패킷의 목적지 보장을 담당합니다. (데이터의 정확성 확인은 TCP가, 패킷을 목적지까지의 전송은 IP가 담당해요)

TCP/IP는 DARPA 모델(TCP/IP를 개발한 미 정보 조직의 이름에서 유래)로 알려진 4개의 계층의 개념적인 모델에 매핑되어 있습니다. 4개의 계층은 응용(Application), 전송(Transport), 인터넷(Internet), 네트워크 인터페이스(Network Interface) 계층으로 구성됩니다.

"잠깐, TCP/IP 4계층은 OSI 7계층과 다릅니다."

TCP/IP와 OSI 7계층

위 TCP/IP의 전송(Transport) 계층은 IP에 의해 전달되는 패킷의 오류를 검사하고 재전송 요구 등의 제어를 담당하는 계층입니다. 바로 이곳에서 TCP와 UDP라는 두 종류의 프로토콜이 사용됩니다.

TCP vs UDP

그림으로 비교하는 게 가장 명확하고 빠를 것 같습니다.

"먼저 TCP의 모습을 살펴봅시다."

TCP

"다음으로 UDP의 모습도 봐볼까요?"

UDP

즉, 신뢰성이 요구되는 애플리케이션에서는 TCP를 사용하고 간단한 데이터를 빠른 속도로 전송하고자 하는 애플리케이션에서는 UDP를 사용합니다.

TCP 헤더 정보

아직 조금 더 자세히 살펴볼 필요가 있어요. TCP를 경유할 때 어떤 일이 진행되는지 살펴봅시다.
응용 계층으로부터 데이터를 받은 TCP는 TCP 헤더를 추가한 후에 이를 IP(Internet Protocol)로 보냅니다.

필 드	크 기	내 용
송신자의 포트 번호	16	데이터를 보내는 애플리케이션의 포트 번호
수신자의 포트 번호	16	데이터를 받을 애플리케이션의 포트 번호
순서 번호	32	송신자가 지정하는 순서 번호(바이트 수 기준)
응답 번호	32	수신 완료된 데이터 순서 번호(바이트 수 기준)
데이터 오프셋	4	데이터의 시작 위치
예약 필드	6	사용하지 않음
제어 비트	6	SYN, ACK, FIN 등의 제어 번호
윈도우 크기	16	수신자에서 수신할 수 있는 데이터의 크기
체크섬	16	데이터 오류 검사에 사용
긴급 위치	16	긴급하게 처리할 데이터의 위치

"TCP 헤더 정보를 조금 더 살펴보면!"

필 드	내 용
송수신자의 포트 번호	TCP로 연결되는 가상 회선 양단의 송수신 프로세스에 할당되는 포트 주소
순서 번호(Sequence Number)	송신자가 지정하는 순서 번호, 전송되는 바이트 수를 기준으로 증가
응답 번호(ACK Number)	수신 프로세스가 제대로 수신한 바이트의 수를 응답하기 위해 사용
데이터 오프셋(Data Offset)	TCP 세그먼트의 시작 위치를 기준으로 데이터의 시작 위치를 표현(TCP 헤더의 크기)
예약 필드(Reserved)	사용을 하지 않지만 나중을 위한 예약 필드
제어 비트(Flag Bit)	하단 추가 설명 참조
윈도우 크기(Window)	수신 윈도우의 버퍼 크기를 지정할 때 사용
체크섬(Checksum)	TCP 세그먼트에 포함되는 프로토콜 헤더와 데이터에 대한 오류 검출 용도
긴급 위치(Urgent Pointer)	긴급 데이터를 처리하기 위함, URG 플래그 비트가 지정된 경우에만 유효

"TCP 헤더의 제어 비트(Flag Bit)를 살펴보면!"

종 류	내 용
URG	긴급 위치를 필드가 유효한지 설정
ACK	응답 번호 필드가 유효한지 설정
PSH	현재 세그먼트에 포함된 데이터를 상위 계층에 즉시 전달할 때
RST	연결의 리셋이나 유효하지 않은 세그먼트에 대한 응답용
SYN	연결 설정 요구
FIN	더 이상 전송할 데이터가 없을 때 연결 종료 의사 표시

"그렇다면 UDP를 경유할 때는 어떤 일이 일어날까?"

UDP 헤더 정보

응용 계층으로부터 데이터 받은 UDP도 UDP 헤더를 추가한 후에 이를 IP(Internet Protocol)로 보냅니다.

필 드	크 기	내 용
송신자의 포트 번호	16	데이터를 보내는 애플리케이션의 포트 번호
수신자의 포트 번호	16	데이터를 받을 애플리케이션의 포트 번호
데이터의 길이	16	UDP 헤더와 데이터의 총 길이
체크섬(Checksum)	16	데이터 오류 검사에 사용

TCP 헤더와 다르게 UDP 헤더에는 포함된 정보가 부실한 느낌마저 듭니다.
UDP는 수신자가 데이터를 받는지 마는지 관심 없습니다. 즉, 신뢰성을 보장해주지 않지만 간단하고 속도가 빠르지요.

정리해보면…

이들의 공통점은 포트 번호를 이용하여 주소를 지정한다는 점과 데이터 오류 검사를 위한 체크섬이 있다는 점입니다. 반대로 TCP와 UDP의 차이점은 아래와 같습니다.

TCP(Transfer Control Protocol)	UDP(User Datagram Protocol)
연결이 성공해야 통신 가능(연결형 프로토콜)	비연결형 프로토콜(연결 없이 통신이 가능)
데이터의 경계를 구분하지 않음(Byte-Stream Service)	데이터의 경계를 구분함(Datagram Service)
신뢰성 있는 데이터 전송(데이터의 재전송 존재)	비신뢰성 있는 데이터 전송(데이터의 재전송 없음)
일 대 일(Unicast) 통신	일 대 일, 일 대 다(Broadcast), 다 대 다(Multicast) 통신