Chapter 06 TCP와 NAT (2)

TCP 통신

   * TCP 통신 과정

   * 흐름 제어

   * 혼잡 제어

 

TCP 통신 과정

   * 3 way handshake : TCP는 연결 지향 프로토콜로 두 호스트가 통신하기 전에 연결을 위한 관계를 수립

 

   * 4 way handshake : 연결을 종료

 

   * TCP 상태 전이도 - Client

 

   * TCP 상태 전이도 - Server

 

   * TCP 타이머 - Retransmission

      - 송신측이 패킷을 매번 전송할 때 카운트

      - RTO (Retransmission Timeout)내 ACK 응답이 오지 않으면 재전송

      - RTO 는 RTT(Round Trip Time)에 따라서 가변적으로 변함

      - SRTT(Smoothed Round-Trip Time), RTTVAR (Round-Trip Time Variation)

      - alpha = 1/8, beta = 1/4, R = 측정된 RTT 값, G = clock granularity

      - RTTVAR = (1 - beta) * RTTVAR + beta * | SRTT - R |

      - SRTT = (1 - alpha) * SRTT + alpha * R

      - RTO = SRTT + max (G, 4*RTTVAR)

      - https://tools.ietf.orh/rfc/rfc6298.txt

 

   * PTT - PCAP

      - Wireshark > Menu > Statistics > TCP Stream Graph > Round Trip Time graph

 

   * TCP 타이머 - Persistence

      - 윈도우 사이즈 관련 타이머

      - 수신측에서 용량 부족으로 윈도우 사이즈 없음을 보내고 다시 용량에 여유가 생기면 송신측에 요청

      - 중간에서 윈도우 사이즈 > 0 을 보내는 ACK이 유실되면 서로 통신 간 문제 발생

      - 수신측 위도우 사이즈 = 0을 보낼 경우 Persistence 타이머 가동 - RTO

      - Persistence 타이머가 종료되면 Probe(ACK 재전송 요청)를 보내고 타이머 재가동

      - 다시 타이머가 종료되기 전에 ACK을 수신 못하면 시간을 2배로 늘리고
         Probe 재전송

      - 타이머의 임계치는 60초이다

 

   * TCP 타이머 - Time waited

      - TCP 연결 종료 후에 특정 시간만 연결을 유지

      - MSL(Maximum Segment Lifetime) = 120초, TIME_WAIT = 2MSL

      - 다른 연결이 맺어진 상태에서 이전 연결의 지연 / 중복 패킷 도착으로 인한 문제 발생

 

   * TCP 타이머 - Keepalive

      - TCP 연결 유지 타이머

      - TCP 연결을 맺고 수신측에서 2시간 동안 송신하는 패킷이 없으면 수신측은 75초 단위로
         Probe 전송

      - Probe 9개를 보내고 응답이 없으면 연결 종료

      - Probe 9개 이전에 응답이 있으면 타이머는 재 설정됨

 

흐름 제어

   * Flow Control : 송신과 수신측의 데이터 처리 속도 차이 해결

   * Sliding Window 기법, Window = 데이터 전송을 위한 버퍼

   1. 버퍼 사이즈 중 Window = 4

   2. TCP Data중 1을 프로세스에서 Read 처리

   3. Window Size = 5, 송신측에서 Size 확인 후 데이터 전송

   * 윈도우 사이즈 = 마지막 수신한 데이터 - 프로세스가 처리한 데이터

 

혼잡 제어

   * Congestion Control : 수신측으로 유입되는 트래픽의 양이 정해진 대역폭을 넘어가지 않도록 제어

   1. AIMD (Additive Increase / Multiplicative Decrease)

      - 패킷 전송시 문제 없으면 Windows size 1씩 증가, 타임아웃 또는 loss시 패킷 속도 1/2 감소
         , 초기에 높은 대역폭 사용 불가, 미리 혼잡 상태 감지 불가

   2. Slow Start

      - 패킷 전송시 문제 없으면 Windows size 2배씩 증가, 혼잡 상태 발생 시 1로 변경
        , 사전 혼압 상태를 기록하고 Windows size 절반까지 2배씩 증가 후 1씩 증가

   3. Fast Retransmit - TCP Tahoe / Fast Recovery - TCP Reno

      - 수신측에서 먼저 와야 하는 패킷이 오지 않고 다음 패킷이 오게 되어도 송신측에 ACK 보냄
         , 송신측은 타임아웃 시간을 기다리지 않고 중복된 순번의 패킷을 3개 받으면 재전송

   4. 개선된 Fast Retransmit / Fast Recovery

      - TCP New Reno, SACK (TCP Tahoe + Selective Retransmit)

 

※ 정리

   * TCP는 초기 연결은 3 way handshake로 정상적인 연결 종료는 4 way handshake을 사용한다

   * TCP 타이머는 Retransmission, Persistence, Time waited, Keepalive가 있다

   * Flow Control은 송신과 수신측의 데이터 처리 속도 차이를 해결하는 방법

   * Congestion Control은 수신측으로 유입되는 트래픽의 양이 정해진 대역폭을 넘어가지 않도록 제어

 

출처 : 제로베이스