TCP

TCP 3-Way Handshake (접속)

1. Client -> Server : SYN -> Send

2. Server -> Client : SYN + ACK -> Send

3. Client -> Server : ACK -> Send

*SYN : synchronize sequence numbers

*ACK : Acknowledgment

위의 과정을 거치는 이유는 다음과 같습니다.

- 양쪽 모두 데이터를 전송할 준비가 되었다는 것을 보장하고, 실제로 데이터 전달이 시작하기전에 한쪽이 다른쪽에 준비 되었다는 것을 알 수 있도록 합니다.

- 양쪽 모두 상대편에 대한 초기 순차일련번호를 얻을 수 있도록 합니다.

과정1

A클라이언트는 B서버에 접속을 요청하는 SYN 패킷을 보낼 때, A클라이언트는 SYN을 보내고 SYN/ACK 응답을 기다리는 SYN_SENT 상태가 됩니다.

과정2

B서버는 SYN요청을 받고 A클라이언트에게 요청을 수락한다는 ACK 와 SYN flag 가 설정된 패킷을 발송하고 A가 다시 ACK으로 응답하기를 기다리게 됩니다. 이때 B서버는 SYN_RECEIVED 상태가 됩니다.

과정3

A클라이언트는 B서버에게 ACK을 보내고 이후로부터는 연결이 이루어지고 데이터가 오고가게 되는 것입니다. 이때의 B서버의 상태는 ESTABLISHED 입니다.

위와 같은 방식으로 통신하는것이 신뢰성 있는 연결을 맺어 주는 TCP의 3-Way handshake 방식입니다.

TCP 4-Way Handshake (접속해제)

과정1

클라이언트가 연결을 종료하겠다는 FIN플래그를 전송합니다.

과정2

서버는 일단 확인메시지를 보내고 자신의 통신이 끝날때까지 기다리는데 이 상태가 TIME_WAIT상태 입니다.

과정3

서버가 통신이 끝났으면 연결이 종료되었다고 클라이언트에게 FIN 플래그를 전송하게 됩니다.

과정4

클라이언트는 확인했다는 메시지를 보내게 됩니다.

* 그런데 만약, 서버에서 FIN을 전송하기 전에 전송한 패킷이 Routing 지연이나 패킷 유실로 인한 재전송 등으로 인해 FIN 패킷보다 늦게 도착하는 상황이 발생한다면 어떻게 될까요?

클라이언트에서 세션을 종료시킨 후 뒤늦게 도착하는 패킷이 있다면, 이패킷은 Drop되고 데이터는 유실될것입니다.

이러한 현상에 대비하여 클라이언트는 서버로부터 FIN을 수신하더라도 일정시간(기본 240초)동안 세션을 남겨놓고 잉여 패킷을 기다리는 과정을 거치게 되는데 이과정을 TIME_WAIT라고 합니다.

참고 사이트

https://hpbn.co/building-blocks-of-tcp/

TCP Flag (URG, ACK, PSH, RST, SYN, FIN)

+------+-----+-----+-----+-----+-----+

| URG  | ACK | PSH | RST | SYN | FIN |

+------+-----+-----+-----+-----+-----+

SYN(Synchronization) : 연결 요청 플래그

TCP 에서 세션을 성립할때 가정먼저 보내는 패킷, 시퀀스 번호를 임의적으로 설정하여 세션을 연결하는데에 사용되며 초기에 시퀀스 번호를 보내게 됩니다.

ACK(Acknowledgement) : 응답

상대방으로부터 패킷을 받았다는걸 알려주는 패킷, 다른 플래그와 같이 출력되는 경우도 있습니다.

받는 사람이 보낸 사람 시퀀스 번호에 TCP 계층에서 길이 또는 데이터 양을 더한 것과 같은 ACK를 보냅니다.

(일반적으로 +1) ACK 응답을 통해 보낸 패킷에 대한 성공, 실패를 판단하여 재전송 하거나 다음 패킷을 전송합니다.

RST(Reset) : 비정상적 연결종료

재설정(Reset)을 하는 과정이며, 양방향에서 동시에 일어나는 중단 작업입니다. 비 정상적인 세션 연결 끊기에 해당합니다.

이 패킷을 보내는 곳이 현재 접속하고 있는 곳과 즉시 연결을 끊고자 할때 사용됩니다.

PSH(Push) : 밀어넣기

TELNET과 같은 상호작용이 중요한 프로토콜의 경우 빠른 응답이 중요한데, 이 때 받은 데이터를 즉시 목적지인 OSI 7 Layer 계층으로 전송하도록 하는 플래그입니다.

대화형 트래픽에 사용되는 것으로 버퍼가 채워지기를 기다리지 않고 전달합니다. 데이터는 버퍼링 없이 바로 위 계층이 아닌 7계층의 프로그램으로 전달됩니다.

URG(Urgent) : 긴급 데이터

Urgent pointer 인지 여부를 나타냅니다. Urgent point란 전송하는 데이터 중에서 긴급히 전송해야할 내용이 있을 경우에 사용합니다.

긴급한 데이터는 다른 데이터에 비해 우선순위가 높아야 합니다.

FIN(Finish) : 연결 종료 요청

세션 연결을 종료시킬때 사용되며 더이상 전송할 데이터가 없음을 나타냅니다.

shutdown / closesocket 함수를 호출했을 때의 동작

① shutdown(SD_SEND)은 무조건 FIN 패킷을 보내는 반면, closesocket()은 자신의 소켓버퍼 상태와 소켓옵션에 따라 RST 패킷을 보낼 수도 있고, FIN 패킷을 보낼 수도 있다.

② shutdown()은 함수의 호출을 막는데 반해, closesocket()은 소켓 버퍼 자체를 종료 시킨다.

③ closesocket()은 socket리소스의 반환 동작까지 수행한다.