• PORT주소를 기반으로 목적지 컴퓨터의 해당 프로세스로 데이터 전송
  • 데이터가 정상적으로 전송되는지 제어하는 역할

로드밸런서(LB)

  • 서버의 부하를 분산하기 위해 트래픽을 분배하는 기능을 한다
    (1) L4 로드 밸런싱 : TCP, UDP 정보(포트번호)를 기반으로 로드 밸런싱을 수행
    (2) L7 로드 밸런싱(=ADC) : HTTP와 같은 애플리케이션 프로토콜 정보를 기반으로 로드밸런싱을 수행
    • nginx

부하 분산 알고리즘

  1. 라운드 로빈 : 순차적으로 돌아가면서 부하를 분산
  2. 가중치 기반 라운드 로빈 : 라운드 로빈과 동일하지만 각 장비에 가중치를 두어 가중치가 더 높은 장비에 더많이 부하
  3. 최소 접속 방식 : 활성화된 세션수가 가장 적은 장비로 부하
  4. 가중치 기반 최소 접속 방식 : 최소 접속 방식과 동일하지만 각 장비에 가중치를 두어 가중치가 더 높은 장비에 더많이 부하
  5. 해시 : 현재 서버의 부하는 고려하지 않고 해시 알고리즘을 이용해 부하를 분산

★TCP (Transmission Control Protocol)

  • 가상회선 패킷 교환 방식 : 데이터 전송 전에 논리적 연결(가상회선)을 설정한다
  • 신뢰성 있는 연결형
    • 양방향 연결이 성립됐는지 확인하고 패킷을 전송한다 (1:1연결)
    • 패킷을 보낼 때는 패킷이 잘 전송됐는지 확인 한 후 다음 패킷을 전송한다
    • 연결이 된 두 point는 각각 send buffer, receive buffer를 생성한다
  • 대량 전송(스트림 전송)

  • 신뢰성이 높은 대신 속도가 느리다

  • 순서 제어(오류시 순서 재조합), 오류 제어(데이터 손실 발견 및 교정), 흐름 제어, 혼합 제어
  • 출발지 IP/PORT와 목적지 IP/PORT를 모두 고려하여 디멀티플렉싱이 된다
    • 즉, 출발지가 다른 요청은 다른 요청으로 분류되어 각각 다른 소켓으로 들어온다(연결지향-사용자마다 다른 연결)

TCP 헤더

image

  • 포트번호
  • 시퀀스 번호(=세그먼트 번호) : 세그먼트 데이터부분의 맨 앞 시퀀스번호
  • 응답 번호(=ACK번호) : 송신자로부터 다음순서로 받아야 할 시퀀스번호
  • 윈도우 사이즈 : 수신자의 버퍼의 남아있는 공간
  • 체크섬

오류 제어

  1. 오류 탐지 : 요청의 오류여부를 체크섬으로 표시
  2. 피드백 : 잘 받았는지 발신자에게 ACK or NAK 응답신호 전송
  3. 재전송 : NAK을 받으면 재전송

윈도우 사이즈

  • 송신자가 수신자에게 한번에 전송이 가능한 패킷의 양
  • 슬라이딩 윈도우 : 네트워크 상황에 따라 윈도우 사이즈를 조절하는 것

시퀀스 번호, 응답(ACK) 번호

  • 분할된 패킷의 순서에 따라 번호(시퀀스 번호)를 부여하고 잘 전송이 됐는지 응답 번호(ACK번호)를 부여
  • 송신자는 패킷에 번호를 부여하여 전송하면 수신자는 이 번호의 순서가 맞는지 확인한다
  • 수신자는 순서가 맞다면 송신자에게 응답 번호로 순서번호+1을 해서 보내 다음번호를 달라고 응답한다 image
  • 송신자는 매 전송마다 타이머를 돌리고 타임아웃이 될 때까지 응답이 오지 않으면 데이터가 유실됐다고 판단

오류 제어 프로토콜

  1. Stop-And-Wait
    • 패킷을 전송하고 수신자로부터 응답신호를 받으면 다음 패킷을 전송
    • 응답신호를 받을 때 까지 다음 패킷을 전송하지 않기 때문에 전송효율이 떨어진다
  2. Go-Back-N
    • 윈도우 사이즈만큼 한꺼번에 패킷을 전송
    • 수신자는 한꺼번에 여러 패킷을 받지만 순서에 맞지 않는 패킷을 먼저 받는다면 그 패킷의 재전송을 요청한다
    • 송신자는 수신자로부터 ACK를 받으면 슬라이딩 윈도우로 다음 패킷을 하나 더 전송한다
    • 타임아웃이 발생하면 그 순간 윈도우의 패킷을 모두 다시 전송한다
    • 그렇기 때문에 수신자는 저장공간(버퍼)이 필요없다 image
  3. Seletive Repeat
    • 윈도우 사이즈만큼 한꺼번에 패킷을 전송
    • 수신자는 한꺼번에 여러 패킷을 받는데 순서랑 상관없이 받는 패킷을 버퍼에 저장하고 응답신호를 송신자에게 보낸다
    • 수신자는 버퍼의 패킷을 순서대로 처리하는데 만일 로스가 난 패킷의 순서에 도달하면 다음 패킷도 처리 할 수 없다
    • 송신자는 수신자로부터 ACK를 받으면 슬라이딩 윈도우로 다음 패킷을 하나 더 전송한다
    • 타임아웃이 발생하면 윈도우에서 응답신호를 받지 못한 패킷만 재전송한다 image

흐름 제어(Flow Control)

  • 송신자가 보내는 속도가 수신자가 받는 속도보다 빠르면 수신자쪽 버퍼에 남은 공간이 없어진다
  • 송신자에게 수신자쪽 버퍼의 남아있는 공간을 알려줘 오버플로우가 나지 않을 정도의 패킷만 전송하도록 컨트롤 한다
    • TCP 헤더 윈도우 사이즈에 기록

혼잡 제어(Congestion Control)

  • 네트워크 내의 패킷 수가 넘치지 않게 방지
  • 송신자는 공용 네트워크를 통해 수신자에게 패킷을 전달하는데 만일 이 네트워크가 혼잡해진다면 자신이 발송한 데이터도 처리할 수 없을 것이다
  • 네트워크의 혼잡을 피하기 위해 송신자는 전송하는 패킷의 양(윈도우 사이즈)을 조절해야 한다
  1. 느린 시작(Slow Start)
    • 전송하는 패킷의 수(윈도우 사이즈)를 2배씩(지수함수) 증가시킨다
    • 혼잡이 발생하면 윈도우 사이즈를 1씩 감소시킨다
  2. AIMD(Additive Increase, Multiplicative Decrease)
    • 전송하는 윈도우 사이즈를 1씩 증가시킨다
    • 혼잡이 발생하면 윈도우 사이즈를 반으로 감소시킨다

연결확립

3-way-handshake

  • 데이터 전송 전 연결 설정시 3번의 과정을 거침
    image
    1. SYN(→) : 클라이언트가 서버로 SYN 신호를 전송하여 연결 요청
    2. SYN + ACK(←) : 서버가 클라이언트와 ACK 신호로 수락 응답, 서버에서 클라이언트로 SYN 신호를 전송하여 포트오픈 요청
    3. ACK(→) : 클라이언트가 서버로 ACK 신호로 수락 응답

4-way-handshake

  • 데이터 전송 후 연결 해제시 4번의 과정을 거침
    image
    1. FIN(→) : 클라이언트가 서버로 FIN 신호를 전송하여 연결 종료요청
    2. ACK(←) : 서버가 클라이언트로 ACK 신호를 전송하여 종료요청 응답, 응답후 만약 전송할 데이터가 남아있으면 이어서 계속 전송
    3. FIN(←) : 모든 전송이 끝났으면 서버가 클라이언트로 FIN 신호를 전송하여 연결 종료 합의요청
    4. ACK(→) : 클라이언트가 서버로 ACK 신호를 전송하여 종료합의 응답
  • 클라이언트는 FIN을 받고 전송하는 ACK가 유실되는 상황에 대응하기 위해 FIN을 받고 특정시간동안 계속 열어놓다가 닫게 된다

UDP (User Datagram Protocol)

  • 데이터그램 패킷 교환 방식 : 데이터 전송 전에 논리적 연결을 설정하지 않으며 데이터그램을 전송한다
  • 비신뢰형, 비연결형으로 데이터그램 전송
  • 소량 전송, 실시간 전송
  • 신뢰성이 낮은 대신 속도가 빠르다

  • 실시간 스트리밍, 화상회의 등 유실 되더라도 계속해서 데이터를 전송할 때, 멀티캐스트처럼 단방향으로 다수의 단말과 통신해 응답을 받기 어려운 환경에서 사용

  • 데이터 전달 및 순서가 보장되지 않지만, 단순하고 빠름
  • IP(From 3계층) + PORT + 체크섬(오류여부) 로 구성
    • 기능이 거의 없다 : 오류여부만 판단해서 목적지로 전송
  • 오직 목적지 IP/PORT만 고려하여 디멀티플렉싱이 된다

UDP 헤더

  • 포트번호와 체크섬만 존재해 아주 단순하다 image