[컴퓨터 네트워킹 하향식 접근] 3. 트랜스포트 계층

트랜스포트 계층

• 각기 다른 호스트에서 동작하는 애플리케이션 프로세스 간의 논리적 통신 제공 (트랜스포트 계층은 프로세스 간의 통신이고, 네트워크 계층은 호스트 간의 통신이다.)
• 다중화와 역다중화
  • 역다중화 : 트랜스포트 계층 세그먼트의 데이터를 올바른 소켓으로 전달, 트랜스포트 헤더 작성 
    • 호스트는 IP 데이터그램을 수신하고, IP 주소와 포트 넘버를 사용해 세그먼트를 올바른 소켓으로 전달한다. 
    • 비연결 역다중화와 연결지향적 역다중화가 있다. 
  • 다중화 : 출발지 호스트에서 소켓으로부터 데이터를 모으고, 이에 대한 세그먼트를 생성하기 위해 각 데이터에 헤더 정보로 캡슐화하고, 그 세그먼트들을 네트워크 계층으로 전달하는 작업
    • 다중화의 2가지 요건
      1. 소켓은 유일한 식별자를 갖는다
      2. 각 세그먼트는 세그먼트가 전달될 적절한 소켓을 가리키는 특별한 필드를 갖는다. (출발지 포트번호 필드) 및 목적지 포트 번호 필드
  • 세그먼트와 데이터그램 헤더 필드 값을 기반으로 한다. 
  • 다중화와 역다중화는 모든 계층에서 일어난다. 

UDP

• 역다중화는 목적지의 포트번호만 사용한다. 
• 핸드쉐이킹이 없다. -> RTT가 발생하지 않는다.
• UDP 체크섬 : 오류 검출을 위한 것이다. 세그먼트가 출발지로부터 목적지로 이동했을 때, UDP 세그먼트 안의 비트에 대한 변경사항이 있는지 검사하는 것이다. 

TCP

• 역다중화는 4가지를 사용한다. 
  • 세그먼트 안의 출발지 포트 번호
  • 출발지 호스트의 IP 주소
  • 세그먼트 안의 목적지 포트 번호
  • 목적지 IP 주소
• point-to-point
  • 단일 송신자와 단일 수신자
• in-order byte stream
  • 순서대로 바이트가 도착한다.
• full duplex data
  • 세그먼트로 모아 담을 수 있는 최대 데이터의 양의 최대 세그먼트 크기(maximum segment size, MSS)로 제한된다.
  • 양방향 데이터 플로우
• timeout
  • timeout interval은 EstimatedRTT + "safety margin"이다.
  • TimeoutInterval = EstimatedRTT + 4*DevRTT
• fast retransmit
  • 3개의 중복 ACK를 수신할 때, TCP는 세그먼트의 타이머가 만료되기 이전에 손실 세그먼트를 재전송한다. -> 타임아웃을 기다리는 것보다 빠름.
• flow control
  • 수신자가 송신자에게 버퍼에 얼마많큼의 자리가 남았는지, 수신 윈도(receive window)를 알려주면 송신자는 그 정보에 맞게 윈도 사이즈를 조절해서 데이터를 보낸다. 이렇게 함으로써 송신자는 수신자의 버퍼를 오버플로시키는 것을 방지할 수 있다. (속도를 일치시킴)
• 3-way-handshake
  • 1단계 : 클라이언트가 서버에게 애플리케이션 계층 데이터를 포함하지 않는 특별한 세그먼트, SYN을 보낸다. 이 세그먼트는 IP 데이터그램 안에서 캡슐화되고 서버로 송신된다. 
    • SYN=1, seq=client_isn
  • 2단계 : 서버는 클라이언트 TCP로 연결 승인 세그먼트를 송신한다. 이때 세그먼트는 SYNACK라고 불린다. 
    • SYN1, seq=server_isn, ack=client_isn + 1
  • 3단계 : 클라이언트는 서버에게 연결 승인 세그먼트를 받았다는 세그먼트를 보내고, 이때 연결이 설정되었기 때문에 SYN 비트는 0이 되고, 클라이언트에서 서버로 데이터를 세그먼트 페이로드에 담에 보낼 수 있다. 
    • SYN=0, seq=client_isn + 1, ack=server_isn+1
• congestion control algorithm
  • 1. 슬로 스타드, 2. 혼잡 회피, 3. 빠른 회복
  • AIMD(additive-increase, multiplicative decrease) : 3개의 중복 ACK 이벤트가 발생할 때까지 선형으로 혼잡 윈도 크기(전송률)를 증가시키다가 혼잡 윈도 크기를 반으로 줄인다. 그러고 나서 다시 추가적인 가용 대역폭이 있는지 탐색하기 위해 선형으로 증가시킨다.