[Network] TCP

TCP

• Application Process가 Data를 다른 Process로 전송하기 전에 Handshake를 수행해야 한다.
• Handshake를 수행해야 하므로 Connection-oriented라고 한다.

 

• FDM (Frequency Division Multiplexing)
  • Link의 Frequency Spectrum을 공유한다.
  • 각 연결에 대해 고정된 Frequency Band를 제공한다.
  • FM 라디오 방송도 Frequncy Spectrum을 공유한다.
    • MBC: 91.9MHz
    • SBS: 107.7MHz

• TDM (Time Division Multiplexing)
  • 시간을 일정 주기의 Frame으로 구분한다.
  • 각 Frame은 고정된 개수의 Slot으로 나눈다.
  • TDM 회선에서의 전송률
    • ☑ Link: 초당 8,000 Frame 전송
    • ☑ Slot: 8bit로 구성
    • ☑ Slot 안의 Bit 수 x Frame 전송률 = 8,000 x 8bit = 64,000bit = 64Kbps
  •  전송시간은 Link의 수와 무관하다! 즉, 100개의 Link를 지나더라도 10초이다.

 

The TCP Connection

• Application Process가 Data를 전송하기 전에 Process가 서로 Handshake를 수행해야한다.
• TCP에서의 연결은 Circuit-Switched Network의 TDM이나 FDM이 아니다.
• 연결 상태가 End System에만 존재하므로 Virtual Circuit Network도 아니다.
• TCP Protocol은 오직 End System에서만 동작하기 떄문에, 중간의 Network 요소들은 TCP 연결 상태를 유지하지 않는다.
  • ☑ Router ☑ Bridge ☑ Switch
• 사실 중간 Router들은 TCP 연결을 전혀 감지하지 못한다.
  • ☑ 즉, TCP 연결을 감지하지 못하고 단순히 Datagram만 확인한다.
•  Full Duplex Service를 제공한다.
• TCP Connection은 항상 단일 송신자와 단일 수신자 사이의 Point-to-Point이다.
  • ☑ 한 송신자가 여러 수신자에게 데이터를 전송하는 Multicasting이 불가능하다.
•  3-Way Handshake
  • Client Application Process가 Server Process와 연결 설정하기를 원한다고 자신의 Transport Layer에게 알린다.
  • Client의 Transport Layer은 Server의 TCP와 TCP 연결 설정을 진행한다.
  • Client가 먼저 특별한 TCP Segment를 전송한다.
  • Server는 두 번째 특별한 TCP Segment로 응답한다.
  • Client가 세 번째 특별한 TCP Segment로 다시 응답한다.

 

예시

정상 연결

• [Step01] : 연결 요청 => (Seq=10, SYN) => 연결 수락
• [Step02] : 연결 요청 <= (Seq=50, Ack=11, SYN, ACK) <= 연결 수락
• [Step03] : 연결 요청 => (Seq=11, Ack=51, ACK, Data=5) => 연결 수락
• [Step04] : 연결 요청 <= (Seq=51, Ack=16, ACK, Data=10) <= 연결 수락
• [Step05] : 연결 요청 => (Seq=16, Ack=61, ACK) => 연결 수락

오류

• [Step01] : => (Seq=11, Data=10) =>
• [Step02] : => (Seq=21, Data=10) =>
• [Step03] 타임 아웃 : => (Seq=31, Data=10) => 
• [Step04] 타임 아웃 : <= (Ack=31, Data=10) <=
• [Step05] 타임 아웃 : => (Seq=31, Data=10) 재전송 =>
• [Step06] : <= (Ack41, ACK) <=

 

[ Process writes data ]                                  [ Process reads data ]

       [ Socket ]                                                        [ Socket ]

[    TCP send buffer  ]   ---> Segment ---->    [ TCP receive buffer ]

• TCP 연결이 설정되면 Application Process간 데이터 전송이 가능하다.
• TCP는 초기 3-way Handshake 동안 준비된 Send Buffer로 Data를 보낸다.
• TCP should “send that data in segments at its own convenience.”
• Segment의 크기는 Maximum Segment Size (MSS)로 제한된다.
• Client가 먼저 특별한 TCP Segment를 전송한다.