(3) TCP/IP (흐름제어 & 혼잡제어)

> 내글 참조

https://korshika.tistory.com/134

(2) 인터넷 통신 - IP / TCP,UDP / PORT

 

 

1. TCP 통신이란?

1-1) 정의

• 네트워크 통신에서 신뢰적인 연결방식
• TCP는 기본적으로 unreliable할 수 있는 network에서 reliable network를 보장할 수 있도록 하는 프로토콜
• TCP는 network congestion avoidance algorithm 사용

 

1-2) reliable network의 조건

1. 손실 : packet의 손실을 막아야 함
2. 순서 : packet이 여러개 도착할 때 순서가 바뀌는 것을 막아야 함
3. Congestion : 네트워크가 혼잡한 문제
4. Overload : reciever가 overload 되는 문제

 

1-3) 전송의 process

1. Application layer(세션, 표현, 응용) : sender application layer가 socket에 socket library 통해 data를 씀
2. Transport layer(전송) : data를 segment로 감싼다 / TCP-UDP layer, 3 way handshake
3. Network layer(네트워크) : 라우터, IP / 패킷 단위로 전송 → 하위 layer거쳐 결과적으로 상대방 buffer에 도착
4. 결국 receiver / sender 들은 자신의 buffer에 패킷들을 저장하고, 여기서 데이터를 읽어와서 처리하는데,
   이 buffer가 넘치지 않도록 관리하는 것이 필요

 

 

2. 흐름제어 & 혼잡제어

2-1) 흐름 제어

(a) 정의

end system 대 end system

• 수신측이 송신측 보다 데이터 처리 속도가 빠르면 문제가 없지만
  송신측의 속도가 빠를 경우 문제가 생김
• 수신측에서 제한된 저장 용량을 초과한 이후 도착하는 데이터는 손실될 수 있음,
  만약 손실이 자주 발생한다면, 불필요하게 같은 데이터를 2번이상 전송하는 낭비가 발생
• 이런 위험을 줄이기 위해, 데이터 전송량을 수신측의 수신 상태에 따라 조절해야 함

(b) 특징

• 송신측과 수신측의 데이터 처리 속도 차이를 해결하기 위한 기법
• Flow Control
  - Reciever가 packet을 지나치게 많이 받지 않도록 함
• reciever가 자신의 상태를 sender에게 feedback하여 흐름을 제어하도록 하는 것

(c) 해결 방법

• Stop and Wait : 매번 전송항 패킷에 대해 확인 응답을 받고 다음 패킷 전송
  

  

• Sliding Window : 
  - 수신측에서 설정한 윈도우 크키만큼, 송싱측에서 확인응답 없이 세그먼트(패킷)을
    전송할 수 있게 하여 데이터 흐름을 동적으로 조절하는 제어기법
  
  

 

2-2) 혼잡 제어

(a) 정의

송신측의 데이터 전달과 네트워크의 데이터 처리 속도 차이를 해결하기 위한 기법

• 송신측이 송신하는 데이터는 라우터 등을 거쳐 전송되게 되는데,
  한 라우터 등에 데이터가 몰리면 Client / host등이 추가 데이터를 보내게 되는 등
  전체 네트워크에 혼잡성이 올라가게되고, 데이터 손실이 일어날 수 있음
• 이러한 혼잡을 피하기 위해, 송신측에서 보내는 패킷 전송 속도를 제어하는 것이
  혼잡 제어의 기능

(b) 특징

• 흐름제어 scope : 송신측 - 수신측 사이의 전송속도
  혼잡제어 scope : 호스터 + 라우터 포함하는 넓은 범위에서의 전송문제를 다룸

(c) 해결 방법

• AIMD (Additive Increase / Multiplicative Decrease)
  (a) 작동방식
  - 처음에 패킷을 1개씩 보내고
     문제가 없을 시, window크기(단위시간에 보내느 패킷 수)를 1씩 증가시켜 전송
  - 패킷 전송 실패 / timeout시 패킷 속도를 절반으로 줄임
  - 여러 호스트가 한 네트워크 공유시, 나중에 진입하는 쪽이 불리하지만 시간이 흐르면 평형을 이룸
  (b) 단점
  - 초기에 높은 대역폭을 사용하지 못하여 오랜시간이 걸림
  - 네트워크가 혼잡해지는 상황을 미리 감지하지 못하고, 혼잡해진 이후에 줄일 수 있음
  
  
• Slow Start (느린 시작)
  (a) 작동방식
  > 초기에 오랜 시간이 걸리는 AIMD방식 극복을 위함
  -  (1) 처음에 패킷을 1개씩 보내고
     문제 없을시 1 주기당 2배씩 증가( === 각각의 ack 패킷마다 windowsize 1씩 증가 )
     (2) 전송속도는 지수배로 증가
  - 문제 발생시, window size를 바로 1로 떨어뜨리고
     window size는 이전의 절반까지는 지수꼴로 증가, 이후부터는 완만하게 1씩 증가
  
  
• Fast Retransmit (빠른 재전송)
  - 빠른 재전송은 TCP 혼잡 제어에 추가된 정책
  - 중복 순번의 패킷을 감지하여 window size를 줄임
  
  
• Fast Recovery (빠른 회복)
  - 혼잡한 상태가 되면, window size를 1로 줄이지 않고
     반으로 줄이고 선형증가 시키는 방법
  - 혼잡상태로 반까지 줄고 난 이후, AIMD방식처럼 동작

 

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참조

https://gyoogle.dev/blog/computer-science/network/%ED%9D%90%EB%A6%84%EC%A0%9C%EC%96%B4%20&%20%ED%98%BC%EC%9E%A1%EC%A0%9C%EC%96%B4.html

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