Transport Layer의 서비스
Network layer에서는 host to host 서비스를 제공하며
Transport layer에서는 이보다 구체적인 단계인 process to process 서비스를 제공합니다.
송신측에서는 어플리케이션 레이어로부터 전달받은 message를 TCP segment로 나누어 네트워크 레이어로 전달하고,
수신측에서는 나눠진 segment들을 하나의 메시지로 다시 합쳐 어플리케이션 레이어로 올려보내는 작업을 진행하게 됩니다.
Multiplexing, Demultiplexing
MUX라고 줄여서 부르는 Multiplexing은 한국어로 번역하면 다중화입니다.
다중화란 demux때 올바른 소켓에 데이터를 전달하기 위해 필요한 정보를 transport 헤더에 포함시키는 작업입니다.
다중화와 역다중화는 connectionless(UDP) / connection(TCP) 방법 두가지가 존재합니다.
UDP(connectionless)
UDP는 연결설정이 필요하지 않으므로 수신측의 ip 주소와, 포트번호만 필요합니다.
UDP를 통한 소켓 통신에서 서버는 하나의 소켓을 통해 여러개의 클라이언트의 요청을 수용할 수 있습니다. (다수의 요청을 Parallel하게 처리할 수 있다는 것과는 다릅니다.)
TCP(connection)
UDP와 다르게 TCP는 처음에 연결작업이 필요합니다.
이 연결작업은 1:1 매칭이기 때문에 하나의 포트를 공통창구처럼 사용할 수 없습니다.
요청이 들어오면 해당 source 전용의 새로운 소켓을 만들어 연결을 진행합니다.
이때 소켓들은 source의 ip주소와 port번호로 구분됩니다.
하나의 호스트가 여러개의 요청을 보낼수도 있으므로 ip주소만 가지고 구분할 수 없고 포트번호가 반드시 필요합니다.
추가로 P4 P5 P6의 ip주소와 포트번호는 모두 같습니다.
정리하자면 Mux는 누구에게 보내는 것인지를 표시하는 과정,
Demux는 헤더를 보고 구분해서 적절한 소켓으로 전달하는 과정이라 할 수 있습니다.
UDP: UserDatagram Protocol
UDP는 4계층 프로토콜이지만 있지만 3계층에서 제공한 서비스에 추가적으로 무언가를 제공하지는 않습니다.
ip 프로토콜이 제공하는 서비스가 host to host의 데이터 전달이라면 UDP는 한단계 더 구분해서 해당 데이터를 process로 전달하는 것이 역할의 전부입니다.
UDP는 데이터 유실이 발생할 수 있으며 (Datagram/Packet loss) 순서가 뒤바뀔 수 있습니다.
이미 언급했다시피 필연적으로 유실과 순서 뒤바꿈이 발생하는 것은 아니며, best-effort 서비스일 뿐입니다.
Datagram은 홀로 취급되는 전송단위라는 뜻으로, 단독으로 처리되는 데이터를 말합니다. (더 이상의 분해 없이)
UDP는 TCP에 비해 제공하는 기능만 놓고보면 하위호환이라 볼 수 있지만
TCP connection이라는 과정에서 발생하는 오버헤드를 가지지 않습니다. (시간적 오버헤드, 공간적 오버헤드)
TCP에서 제공하는 혼잡제어도 필요없기 때문에 같은 네트워크 상태가 혼잡하더라도 UDP 요청을 여러개 보내서 운 좋게 하나의 응답을 받아내는 꼼수도 사용할 수 있습니다.
TCP는 네트워크 과부하를 막기 위해 보내는 데이터 양을 제한하거나 속도를 제한하기도 하는데, UDP는 그런 제한이 없습니다.
UDP를 사용하는 대표적인 서비스에는 스트리밍 서비스, DNS, HTTP/3 등이 있습니다.
본 글에 사용된 자료는 https://gaia.cs.umass.edu/kurose_ross/ppt.php에서 무료로 제공하고 있습니다.
