Chapter 3. 트랜스포트 계층 - 주요 키워드 정리

[eunaJung01]

논의

1. 트랜스포트 계층과 네트워크 계층 간의 관계

2. 데이터 손실이나 손상이 일어날 수 있는 매체에서 어떻게 두 개체가 신뢰적으로 통신할 수 있는가?

   → 이 문제를 해결하기 위해 사용하는 기술

3. 트랜스포트 계층 개체들의 전송률을 제어하는 문제

세그먼트(segment)

• 트랜스포트 계층 패킷
• 출발지 포트 번호 필드(source port number field)
• 목적지 포트 번호 필드(destination port number field)

데이터그램(datagram)

• 네트워크 계층 패킷

Internet Protocol, IP

• 최선형 전달 서비스(best-effort delivery service)
• 비신뢰적인 서비스(unreliable service)

트랜스포트 계층 다중화(transport-layer mulitplexing)와 역다중화(demultiplexing)

• 세그먼트(segment)
• 소켓(socket)

비연결형 트랜스포트: UDP(User Datagram Protocol)

e.g., DNS

비연결형 다중화와 역다중화

• UDP 소켓의 식별 : 목적지 IP 주소와 목적지 포트 번호

• 회신 주소 : 출발지 포트 번호

• 혼잡제어 X

• UDP를 통한 신뢰적인 데이터 전송 방법?

• UDP 체크섬(checksum)

• UDP는 오류 검사를 제공하지만, 오류를 회복하기 위한 어떤 일도 하지 않는다.

신뢰적인 데이터 전송의 원리

• 체크섬(checksum)

확인응답

• 긍정 확인응답(ACK)
• 부정 확인응답(NAK)

자동 재전송 요구(Automatic Repeat reQuest, ARQ) 프로토콜

= 전송 후 대기(stop-and-wait) 프로토콜

• 오류 검출
• 수신자 피드백
• 재전송

얼터네이팅 비트 프로토콜(alternating-bit protocol)

비트 오류와 손실 있는 채널상에서의 NAK 없는 신뢰적인 데이터 전송
= 전송 후 대기(stop-and-wait) 프로토콜

• 패킷의 순서 번호
• 카운트다운 타이머(countdown timer)
• 타임아웃

파이프라이닝(pipelining)

• 이용률(utilization)

• 오류 회복 방법

  • 윈도(window)
  • 슬라이딩 윈도 프로토콜(sliding-window protocol)
  1. GBN(Go-Back-N) : N부터 반복
     • base
     • nextseqnum
     • 불필요한 재전송 데이터
  2. SR(Selective Repeat) : 선택적 반복
     • 개별적인 재전송

연결지향형 트랜스포트: TCP(Transmission Control Protocol)

• 연결지향형(connection-oriented)
• 전이중 서비스(full-duplex service)
• 점대점(point-to-point)

연결지향형 다중화와 역다중화

• TCP 소켓의 식별 : 4개 요소의 집합
  • 출발지 IP 주소
  • 출발지 포트 번호
  • 목적지 IP 주소
  • 목적지 포트 번호

웹 서버

• 프로세스와 연결 소켓, 스레드
• 지속적인(persistent) HTTP
• 비지속적인(non-persistent) HTTP

세 방향 핸드셰이크(three-way handshake)

• 순서 번호

• 확인응답 번호

  • 누적 확인응답(cumulative acknowledgment)
  • 피기백(piggybacked)

• 페이로드(payload, 애플리케이션 계층 데이터)

• 연결의 설정

  • SYN 비트
  • SYN 세그먼트
  • SYNACK 세그먼트

• 연결의 종료

  • FIN 비트

• 최대 세그먼트 크기(maximum segment size, MSS)

• 최대 전송 단위(maximum transmission unit, MTU)

• 송신 버퍼(send buffer), 수신 버퍼(receive buffer)

왕복 시간(round-trip time, RTT)

• SampleRTT
• EstimatedRTT
• DevRTT
• TimeoutInterval

신뢰적인 데이터 전송 서비스(reliable data transfer service)

• 단일 재전송 타이머
• 선택적 확인응답(selective acknowledgment)
• 중복 ACK(duplicate ACK)

흐름 제어 서비스(flow-control service)

• 수신 윈도(receive window)

혼잡 제어(congestion control)

• 종단 간의 혼잡 제어
  • TCP 세그먼트 손실
  • 증가하는 왕복 지연값
• 네트워크 지원 혼잡 제어
  • 명시적 혼잡 알림(Explicit Congestion Notification, ECN)

TCP 혼잡 제어 알고리즘

• 혼잡 윈도(congestion window)
• 자체 클로킹(self-clocking)

1. 슬로 스타트(slow start)
   • ssthreah(slow start threshold, 슬로 스타트 임곗값)
2. 혼잡 회피(congestion avoidance)
3. 빠른 회복(fast recovery)

가법적 증가, 승법적 감소(additive-increase, multiplicative decrease, AIMD)

1. TCP는 3개의 중복 ACK 이벤트가 발생할 때까지 선형으로 그 혼잡 윈도 크기(결국 전송률)를 증가시킨다.
2. 그러고 나서는 혼잡 윈도 크기를 감소시키지만,
3. 다시 추가적인 가용 대역폭이 있는지를 탐색하기 위해 선형으로 증가시키기 시작한다.

공평성

• TCP
• UDP

@jung-woo-kim
3장 키워드들입니다! 추가하고 싶은 것들이 있다면 바로 추가 부탁드립니다 🥰