25년2학기/컴퓨터 네트워크

컴넷) (11.28)

kimchangmin02 2025. 11. 28. 19:56

[  ]m+1부분 

 

 

 

 

1. 에러 제어와 파이프라이닝 (복습 및 심화)

배경: Stop-and-Wait 방식은 패킷 하나 보내고 RTT(왕복시간)만큼 기다려야 해서 효율(성능)이 매우 떨어짐. 이를 해결하기 위해 파이프라이닝(Pipelining) 도입.

  • Go-Back-N (GBN)
    • 송신자: 버퍼 큼 (여러 개 보냄).
    • 수신자: 버퍼 크기 = 1. 순서가 뒤집힌 패킷은 받지 않고 버림.
    • 동작: 0, 1, 2, 3을 보냈는데 0번이 깨지면, 수신자는 1, 2, 3이 멀쩡해도 받을 자리가 없어 다 버림. 송신자는 0번부터 다시 재전송 (Go-Back-4).
    • 특징: 구현이 단순하지만, 에러 발생 시 불필요한 재전송이 많음.
  • Selective Repeat (SR)
    • 송신자: 버퍼 큼.
    • 수신자: 버퍼 큼. 순서가 뒤틀려도 일단 받아서 저장함.
    • 동작: 0번이 깨져도 1, 2, 3을 받아둠. 송신자는 깨진 0번만 콕 집어서 재전송.
    • 특징: 효율적이지만 수신자 버퍼 관리가 필요함.

2. 흐름 제어(Flow Control) vs 혼잡 제어(Congestion Control)

  • Flow Control (흐름 제어)
    • 대상: 수신자를 보호하기 위함.
    • 목적: 수신자의 처리 속도가 송신자보다 느릴 때, 버퍼 오버플로우(데이터 손실)를 막기 위해 송신 속도를 조절.
  • Congestion Control (혼잡 제어)
    • 대상: **네트워크(라우터)**를 보호하기 위함.
    • 목적: 너무 많은 트래픽으로 라우터 버퍼가 넘쳐 네트워크가 마비되는 것을 방지.
    • 혼잡 발생 시 문제점:
      • 전송 지연(Latency) 급증.
      • 패킷 유실(Loss) → 재전송(Retransmission) → 트래픽 증가 → 더 많은 유실 (악순환, Positive Feedback).
      • 혼잡은 연결된 다른 경로로도 전파됨.

3. 인터넷 전송 계층 프로토콜 (UDP vs TCP)

UDP (User Datagram Protocol)

  • 헤더 크기: 8 바이트 (매우 단순).
    • 필드: Source Port, Dest Port, Length, Checksum.
  • 특징:
    • 비연결형(Connectionless).
    • 멀티플렉싱 지원 (Port 번호 이용).
    • 제어 없음: Error Control, Flow Control, Congestion Control 안 함.
  • 사용 이유:
    • 단순하고 가벼움 (임베디드 시스템 등).
    • 실시간성 중요: 데이터가 조금 유실되어도 즉시 전송이 필요한 경우 (예: 실시간 스트리밍, 인터넷 전화). TCP의 재전송 지연을 피하기 위함.

TCP (Transmission Control Protocol)

  • 헤더 크기: 20 바이트 (옵션 제외 기본 크기). IP 헤더(20B)와 합치면 기본 40B 오버헤드.
  • 주요 헤더 필드:
    • Source/Dest Port: 멀티플렉싱.
    • Sequence Number / Acknowledgment Number: 에러 제어(ARQ) 및 순서 보장.
    • Header Length: 옵션 때문에 가변적이라 필요.
    • Flags (6 bits):
      • URG: 긴급 데이터 (현실적으론 잘 안 씀).
      • ACK: Acknowledgment 필드가 유효함.
      • PSH: Push (빠른 처리 요청).
      • RST: Reset (연결 강제 초기화).
      • SYN: Synchronize (연결 요청).
      • FIN: Finish (연결 종료).
    • Receive Window: 흐름 제어용 (수신자의 남은 버퍼 크기를 알려줌).

4. TCP 연결 관리 (시험 핵심)

네트워크에서 100% 완벽한 합의는 불가능하다는 것이 증명되어 있으나, TCP는 3-Way Handshake로 타협함.

(1) 연결 수립 (3-Way Handshake)

  1. SYN (Client → Server):
    • 연결 요청 패킷. SYN=1.
    • Initial Sequence Number (ISN): 보안을 위해 0이 아닌 **랜덤 값(m)**을 생성하여 보냄.
  2. SYN/ACK (Server → Client):
    • 요청 수락 및 확인. SYN=1, ACK=1.
    • Ack Number: m+1 (너의 m번 잘 받았고, m+1번 기대한다).
    • Server ISN: 서버도 자신의 랜덤 시퀀스 번호(n)를 보냄.
  3. ACK (Client → Server):
    • 최종 확인. ACK=1.
    • Ack Number: n+1 (너의 n번 잘 받았다).
    • 이 단계가 끝나면 연결이 성립(Established)된 것으로 간주.

(2) 연결 종료 (Teardown)

기본적으로 4-Way(단방향씩 종료)이지만 3-Way로 축약되기도 함.

  1. FIN (A → B): "나 더 이상 보낼 데이터 없어." (보내는 연결 끊기)
  2. ACK (B → A): "알겠어." (B는 여전히 A에게 데이터 전송 가능)
  3. FIN (B → A): "나도 이제 보낼 거 없어. 끊자."
  4. ACK (A → B): "그래, 진짜 끝."
    • 참고: 마지막 ACK를 보내고 나서도 잠시 포트를 유지하는 Time-Wait 상태가 존재함 (지연된 패킷 처리 및 재사용 방지).

요약 포인트 (시험 대비):

  1. GBN vs SR의 차이점 (수신자 버퍼 크기 및 재전송 범위).
  2. UDP 헤더(8B) vs TCP 헤더(20B) 구성 요소.
  3. **플래그(Flags)**의 역할: SYN(연결), FIN(종료), ACK(응답).
  4. 3-Way Handshake의 순서와 각 단계에서 교환되는 정보(Sequence Number, Ack Number의 변화 m -> m+1).
  5. Flow Control(수신자 버퍼 고려)과 Congestion Control(네트워크 혼잡 고려)의 개념적 차이.

 

 

 

 

 

 

 

 

네, 정말 예리하십니다! 그 부분이 네트워크 공부할 때 가장 헷갈리는 용어 중 하나입니다.

결론부터 말씀드리면, 네, '포트(Port)'라는 단어는 완전히 다른 두 가지 의미로 사용됩니다.

질문자님이 헷갈리신 게 당연합니다. 우리가 방금 이야기한 전송 계층(L4)의 포트와, 데이터 링크 계층(L2) 스위치에서 말하는 포트는 이름만 같지 실제로는 아예 다른 개념입니다.

이 둘을 명확히 구별해 드릴게요.

1. 소프트웨어적 포트 (논리적 포트)

  • 계층: 4계층 (전송 계층, TCP/UDP)
  • 질문자님이 말씀하신 것: HTTP(80), HTTPS(443), FTP(21) 등.
  • 정체: 컴퓨터 **'안'**에 있는 프로그램(프로세스)의 식별 번호입니다.
  • 형태: 눈에 안 보입니다. 운영체제가 숫자로 관리합니다 (0 ~ 65535).
  • 역할: "이 데이터는 카카오톡 거냐, 크롬 거냐?"를 구분합니다 (멀티플렉싱).

2. 하드웨어적 포트 (물리적 포트)

  • 계층: 1~2계층 (물리/데이터 링크 계층)
  • 질문자님이 말씀하신 것: 스위치 셀프 러닝, ARP 플러딩 등.
  • 정체: 스위치나 공유기 뒷면에 있는 **'랜선 꽂는 구멍'**입니다. (Interface라고도 부릅니다.)
  • 형태: 눈에 보입니다. 보통 1번 구멍, 2번 구멍, 3번 구멍... 이렇게 번호가 매겨져 있죠.
  • 역할: "이 데이터는 몇 번 랜선 구멍(케이블)으로 보내야 저 컴퓨터로 가냐?"를 결정합니다.

질문자님이 기억하시는 내용과의 매칭

질문하신 **"2계층 할 때 스위치 셀프 러닝이나 ARP에서 썼던 포트"**는 전부 **2번(하드웨어적 구멍)**을 말하는 것입니다.

1) 스위치 셀프 러닝 (Switch Self-Learning)

  • 상황: 스위치가 데이터를 받았습니다. "어? 보낸 놈 MAC 주소가 AA:BB:CC네?"
  • 학습: "이 패킷이 들어온 구멍이 **3번 포트(구멍)**니까, 앞으로 AA:BB:CC한테 보낼 거 있으면 3번 포트로 내보내야지."
  • 결론: 여기서 포트는 랜선 꽂힌 구멍 번호입니다. (HTTP 80번이랑 전혀 상관없음)

2) ARP (Address Resolution Protocol)

  • 상황: "IP주소 192.168.0.5 쓰는 놈 누구냐! MAC 주소 좀 다오!" (Broadcast)
  • 동작: 스위치는 이 외침을 듣고, 연결된 **모든 포트(구멍)**로 이 패킷을 쏴줍니다. (들어온 구멍 빼고)
  • 결론: 여기서도 포트는 물리적인 케이블 연결 통로를 말합니다.

최종 정리 (비유)

  • 스위치의 포트 (L2): 아파트 "출입구(동 현관문)"
    • "철수네 집(MAC 주소)으로 가려면 **1번 출입구(1번 포트)**로 들어가야 해." (스위치 테이블)
  • TCP/UDP의 포트 (L4): 아파트 현관문 안의 "방 번호"
    • "1번 출입구로 들어와서 101호에 도착했는데, 그 안에서 **안방(80번 포트)**에 있는 아빠한테 줄지, **작은방(4000번 포트)**에 있는 아들한테 줄지 결정해야 해."

그러니 앞으로 네트워크 내용을 보실 때:

  • "스위치, 라우터, 케이블, 인터페이스" 이야기가 나오면 → 랜선 구멍 (물리 포트)
  • "TCP, UDP, 소켓, 서비스, 서버, HTTP" 이야기가 나오면 → 프로그램 번호 (논리 포트)

라고 생각하시면 완벽합니다!

 

 

 

 

 

 

 

왜 go back N이였냐면

순서 안맞으면 안받음

다시 돌아가니깐 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  1. 왜 옛날엔 파이프라이닝을 안 했나? (역사적 배경)
    • 파이프라이닝을 하려면 ACK가 올 때까지 보낸 패킷을 송신자 메모리(버퍼)에 저장해둬야 함 (재전송을 위해).
    • 옛날엔 메모리 가격이 너무 비쌌음. 그래서 한 패킷씩 처리하는 Stop-and-Wait가 최선이었음.
    • 지금은 메모리가 싸니까 버퍼를 넉넉히 써서 파이프라이닝을 함.

 

 

 

 

파이프라이닝인지 아닌지는, 

송신자의 버퍼가 N인지 아닌지로 

 

 

수신자 버퍼는, 순서 안맞는거 올때 받을지 아닐지

 

 

 

 

 

 

 

[4] 혼잡 제어 (Congestion Control) - 매우 강조됨

  • 목적: **네트워크(라우터, 링크)**를 보호하기 위함.
  • 상황: 너무 많은 송신자가 너무 많은 데이터를 쏟아부어서 네트워크 내부(라우터 버퍼)가 감당 못 하는 상태.

1. 혼잡 발생 시 증상

  • 무한 버퍼 가정 시: 패킷이 무한히 쌓여서 **전송 지연(Delay)**이 무한대로 늘어남.
  • 유한 버퍼 가정 시 (현실): 버퍼가 꽉 차서 패킷이 버려짐(Loss) → 송신자는 사라진 줄 알고 재전송함 → 네트워크에 패킷이 더 많아짐 → 더 많이 버려짐.
    • Positive Feedback (악순환): 상황이 나빠지면 재전송 때문에 더 나빠짐.

2. 혼잡의 전파 (예시 설명)

  • 빨간색 송신자가 욕심을 부려 속도를 높임 → 라우터 버퍼가 꽉 참.
  • 같은 라우터를 지나가던 파란색 송신자의 패킷도 덩달아 버려짐.
  • 파란색 송신자도 재전송 시작 → 파란색 송신자가 이용하는 앞단 라우터도 혼잡해짐.
  • 그 앞단 라우터를 쓰는 보라색 송신자도 피해를 봄.
  • 결론: 혼잡은 한 번 발생하면 네트워크 전체로 전염병처럼 퍼져나갈 위험이 있어 조기 진압(속도 줄이기)이 필수.

[5] 인터넷 전송 계층 프로토콜 종류

1. SCTP (Stream Control Transmission Protocol)

  • 2007년 표준화된 신입.
  • 잘 안 쓰임. 이유: 가장 널리 쓰이는 OS인 Windows가 기본 탑재를 안 해줌.
  • 개발자가 일일이 설치해야 해서 번거로워서 도태됨.

2. UDP (User Datagram Protocol)

  • 헤더: 딱 8 바이트 (Source Port, Dest Port, Length, Checksum).
    • 포트 번호가 있으니 멀티플렉싱은 함.
    • 그 외 에러 제어, 흐름 제어, 혼잡 제어 아무것도 안 함.
  • 사용 이유:
    1. 컴퓨팅 파워가 약한 임베디드 시스템 (TCP가 무거움).
    2. 실시간 멀티미디어 (중요 예시):
      • 프로야구 중계 중 '와!' 하는 장면을 보내야 하는데, TCP는 "네트워크 혼잡하니까 나중에 보내"라고 판단할 수 있음.
      • 이런 "TCP의 똑똑함(간섭)"이 싫은 경우, 그냥 무조건 쏘는 UDP를 씀.
  • 주의: UDP가 많아지면 혼잡 제어를 안 해서 인터넷이 뻗을 수 있음 (무임승차).

3. TCP (Transmission Control Protocol)

  • 인터넷의 사실상 표준.
  • 에러, 흐름, 혼잡 제어를 모두 수행.

[6] TCP 상세 분석

1. TCP 헤더 구조 (20 바이트 + 옵션)

  • Source/Dest Port: 멀티플렉싱 지원.
  • Seq / Ack Number: 신뢰성 있는 전송(ARQ) 지원.
  • Header Length: 옵션 때문에 헤더 길이가 가변적이라 필요.
  • Receive Window: 흐름 제어용. "내 수신 버퍼 남은 공간이 100바이트야"라고 알려줌.
  • Flags (플래그 비트):
    • URG: 긴급 데이터 포인터 사용 (현실에선 거의 무시됨).
    • ACK: Ack Number 필드가 유효함.
    • PSH (Push): 버퍼에 쌓지 말고 빨리 올려줘 (TCP가 알아서 하느라 잘 안 들어줄 때도 있음).
    • RST, SYN, FIN: 연결 관리용.

2. TCP 연결 설정 (Connection Setup)

  • 일반론 (Two Generals Problem): 오류가 있는 채널에서 양쪽이 100% 완벽하게 합의하는 것은 불가능함이 증명됨.
  • TCP의 타협: 3-Way Handshake (세 번 왔다 갔다 하면 연결된 걸로 치자).
    1. SYN (Client → Server):
      • SYN 플래그 = 1.
      • 초기 시퀀스 넘버(ISN): 보안 해킹 방지를 위해 0이 아니라 **랜덤 값(m)**을 생성해서 보냄.
    2. SYN/ACK (Server → Client):
      • SYN=1, ACK=1.
      • Ack Num: m+1 (너의 m번 잘 받았다).
      • Server ISN: 서버도 자기의 랜덤 시퀀스 넘버(n)를 보냄.
    3. ACK (Client → Server):
      • ACK=1.
      • Ack Num: n+1 (너의 n번 잘 받았다).
      • 이 패킷까지 가면 연결 완료.

3. TCP 연결 종료 (Teardown)

  • 원칙적으로 4-Way Handshake (한 방향씩 끊음).
    1. A가 FIN 보냄 ("나 보낼 거 끝났어").
    2. B가 ACK 보냄 ("알았어").
      • (이 상태에서 B는 A에게 여전히 데이터를 보낼 수 있음. 반쪽만 끊김)
    3. B도 할 말 없으면 FIN 보냄.
    4. A가 ACK 보냄.
  • 변형: "나도 끊을래"라며 FIN과 ACK를 합쳐서 보내면 3단계로 끝날 수도 있음.
  • Time-Wait: 마지막 ACK를 보낸 쪽은 혹시 모를 지연 패킷을 위해 잠시 포트를 닫지 않고 기다리는 시간이 있음.

 

 

 

 

 

 

 

1. RDT (데이터 전송): "결국 도착하면 된다" (해결됨)

RDT 3.0에서 타이머와 시퀀스 넘버를 쓰면 데이터 전송은 완벽하게 해결됩니다.

  • 상황: 송신자가 패킷을 보냈는데 마지막 ACK가 사라짐.
  • 해결: 송신자는 "어? ACK가 안 오네?" 하고 타이머가 터지면 데이터를 재전송합니다.
  • 수신자 입장: "어? 아까 받은 건데 또 왔네? (시퀀스 넘버 중복)" → "아, 내가 보낸 ACK가 가다가 죽었구나. 다시 ACK 보내줘야지." 하고 중복 데이터는 버립니다.
  • 핵심: 중복해서 보내도 상관없습니다. 그냥 버리면 되니까요. 언젠가는 ACK가 제대로 도착할 것이고, 그러면 데이터 전송은 성공적으로 끝납니다. **"시간이 좀 걸릴 뿐, 데이터는 무결하게 전송된다"**는 점에서 해결된 문제입니다.

2. 연결 수립/종료 (상태 합의): "동시에 약속을 잡아야 한다" (불가능)

오늘 수업에서 교수님이 말씀하신 "해결 불가능하다(Two Generals' Problem)"는 "우리 이제부터 시작하자!" 또는 **"우리 이제 끝내자!"**라는 **약속(합의)**을 100% 확신하는 상황을 말합니다.

  • 상황: A와 B가 연결을 끊으려고 합니다.
    1. A: "우리 이제 끝내자. (FIN)"
    2. B: "그래 알았어. (ACK)"
  • 문제점 (무한 루프):
    • B는 "그래 알았어(ACK)"를 보냈지만, 이 패킷이 A한테 잘 도착했는지 불안합니다. 만약 가다가 사라지면 A는 계속 기다릴 테니까요.
    • 그래서 A가 "너의 ACK 잘 받았어(ACK의 ACK)"를 보내줘야 한다고 칩시다.
    • 그럼 이번엔 A가 불안해집니다. "내가 보낸 'ACK의 ACK'를 B가 못 받았으면 어떡하지?"
    • 그럼 B가 다시 "너의 'ACK의 ACK'를 잘 받았어"를 보내야 할까요?
  • 핵심: 마지막 패킷을 보내는 사람은 항상 불안합니다. "내 마지막 말이 전달 안 됐으면 어쩌지?"라는 걱정을 없앨 방법이 수학적으로 없습니다. 그래서 100% 완벽한 합의(Consensus)는 불가능하다고 증명되어 있습니다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

슬라이드 내용: 흐름 제어 (Flow Control)

사용자가 올린 슬라이드는 **흐름 제어(Flow Control)**에 대한 개요를 담고 있습니다. 강의 내용과 슬라이드를 연결하면 다음과 같습니다.

  1. 목적:
    • 송신자는 수신자의 버퍼가 넘치지 않도록 도와야 함.
    • 즉, 송신자가 너무 빨리 보내서 수신자가 데이터를 처리하기도 전에 버퍼가 꽉 차서 데이터가 유실되는 것을 방지하는 기술입니다.
  2. 다양한 방법들:
    • 윈도우 기반 방법 (TxWnd ≤ RxWnd):
      • TxWnd: 송신 윈도우 크기 (보낼 수 있는 양)
      • RxWnd: 수신 윈도우 크기 (받을 수 있는 남은 공간)
      • 송신자가 한 번에 보낼 데이터 양을 수신자가 받을 수 있는 양보다 작거나 같게 유지하는 방식입니다. 강의에서 언급된 Selective Repeat이나 Go-Back-N 같은 ARQ 기법들이 이 원리를 활용하거나 포함하고 있습니다.
    • 오버플로우 임박 시 보고하는 방법:
      • 수신자가 버퍼가 찰 것 같으면 송신자에게 "잠깐 멈춰(Pause)" 신호를 보내는 방식입니다. (강의에서 언급된 이더넷의 Pause 프레임 예시)
    • 남은 수신 버퍼 양을 지속적으로 보고하는 방법:
      • 수신자가 ACK 등을 보낼 때마다 "나 지금 버퍼 1KB 남았어"라고 계속 알려주는 방식입니다. TCP가 실제로 사용하는 방식입니다.

질문에 대한 답변: t < r의 의미

질문하신 내용: "근데 t<r이면 아 더 많이 빠져나가니깐 되는건가"

이 질문은 아마도 혼잡 제어(Congestion Control)나 큐잉 이론에서 입력 속도와 처리 속도의 관계를 생각하시면서 나온 것으로 보입니다.

  • 보통 네트워크 이론에서:

    • (입력 속도, Traffic arrival rate): 데이터가 들어오는 속도
    • λ\lambda

    • (처리 속도, Service rate): 데이터가 나가는(처리되는) 속도
    • μ\mu
    • 또는 강의에서의 문맥에 따라 기호가 다를 수 있지만, 개념적으로 **들어오는 속도(t) < 나가는 속도(r)**라면 큐(버퍼)에 데이터가 쌓이지 않고 원활하게 처리됩니다.

설명:

  1. 상황: 라우터나 수신자의 버퍼를 생각해보세요.
  2. 조건: 데이터가 들어오는 속도가 나가는(처리하는) 속도보다 빠르면 버퍼가 차오르기 시작합니다.
  3. 결과:
    • 만약 입력 < 출력 이라면, 들어오는 족족 처리되어 나가므로 버퍼가 넘칠 일이 없습니다. (질문하신 "되는 건가"에 해당)
    • 반대로 입력 > 출력 상태가 지속되면, 언젠가는 버퍼가 꽉 차서 데이터 손실(Loss)이 발생하고, 이것이 **혼잡(Congestion)**이나 흐름 제어가 필요한 상황이 됩니다.

따라서, **"t(입력) < r(처리/전송)이면 더 빨리 빠져나가니까 버퍼가 넘치지 않고 괜찮다"**는 이해가 맞습니다. 강의 후반부에 언급된 혼잡 제어(Congestion Control) 부분에서, 너무 많은 패킷을 너무 빨리 보내면 네트워크가 감당하지 못한다는 내용과 일맥상통합니다.

 

 

 

 

 

 

 

 

그것은 **TCP 헤더(Header)**에 있는 **Receive Window (또는 Window Size)**라는 필드입니다.

방금 질문하신 **흐름 제어(Flow Control)**와 TxWnd ≤ RxWnd 수식에서 가장 중요한 역할을 하는 녀석입니다.

1. 정체

  • 위치: TCP 패킷의 머리 부분(헤더)에 포함된 16비트짜리 공간입니다.
  • 역할: 수신자가 송신자에게 **"나 지금 버퍼(물컵)에 빈 공간이 이만큼 남았어!"**라고 알려주는 알림판입니다.

2. 동작 원리 (아까 설명과 연결)

아까 **RxWnd (수신 윈도우)**가 수신자의 남은 버퍼 크기라고 말씀드렸죠?
수신자는 패킷을 보내거나 응답(ACK)을 보낼 때, 자신의 현재 남은 버퍼 크기를 계산해서 이 Receive Window 필드에 적어서 보냅니다.

  • 상황: 수신자 버퍼가 총 4000인데 2000만큼 데이터가 차 있음.
  • 행동: 수신자는 ACK를 보낼 때, Receive Window 필드에 2000이라고 적어서 보냄.
  • 결과: 송신자는 그 패킷을 받아보고 **"아, 저 필드에 2000이라고 적혀있네? 그럼 나는 최대 2000까지만 보내야겠다(TxWnd 조절)"**라고 판단함.

요약

질문하신 헤더(Receive Window)는 수신자가 자신의 상태(남은 용량, RxWnd)를 송신자에게 '광고(Advertise)'하는 공간입니다. 송신자는 이걸 보고 속도를 조절합니다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

저 빨간색 질문("굳이 기다릴 필요 있을까?")은 TCP 연결 종료 과정에서 가장 중요한 개념 중 하나인 TIME_WAIT 상태가 왜 필요한지를 묻는 것입니다.

결론부터 말씀드리면, "네, 반드시 기다려야 합니다."

그 이유는 크게 두 가지입니다.

1. 마지막 ACK가 사라질 경우를 대비하기 위해서 (가장 큰 이유)

상황을 상상해 볼까요?

  1. Client가 마지막으로 "그래, 너도 끊어(ACK)"를 보내고 즉시 전원을 꺼버렸습니다(Closed).
  2. 그런데 운 나쁘게도 이 마지막 ACK가 네트워크 상에서 사라져서 Server에게 도착하지 못했습니다.
  3. Server 입장에선 "어? 내 FIN(종료 요청)에 대한 대답이 안 오네? 못 받았나?" 하고 FIN을 다시 보냅니다 (재전송).
  4. 하지만 Client는 이미 닫혀버렸죠. Server가 다시 보낸 FIN을 받을 사람이 없습니다.
  5. 결국 Server는 정상적인 종료를 확인하지 못하고 에러를 내거나 찜찜하게 연결을 닫게 됩니다.

그래서 기다립니다 (TIME_WAIT):
Client는 마지막 ACK를 보내고 나서도 잠시(보통 수 십초~몇 분) 귀를 열어두고 기다립니다. 만약 Server가 "나 못 들었어!" 하고 FIN을 다시 보내면, "아, 아까 보낸 게 안 갔구나" 하고 ACK를 다시 보내주기 위해서입니다. 그래야 양쪽 다 깔끔하게 연결이 끊깁니다.

2. 떠돌이 패킷(Delayed Packets)으로 인한 혼선 방지

네트워크가 복잡하다 보니, 아까 예전에 보냈던 데이터 패킷이 길을 잃고 헤매다가 연결이 다 끝난 뒤에 뒤늦게 도착하는 경우가 있습니다.

  1. 연결을 끊고 즉시 같은 포트 번호로 새로운 연결을 맺었다고 칩시다.
  2. 이때 아까 길을 잃었던 옛날 연결의 패킷이 뜬금없이 도착합니다.
  3. 새 연결은 이걸 자기 데이터인 줄 착각하고 받아들여서 데이터가 섞이거나 꼬일 수 있습니다.

그래서 기다립니다:
이 연결과 관련된 모든 패킷이 네트워크 상에서 완전히 소멸할 때까지 충분한 시간을 기다린 후(방 청소), 그 포트를 다시 사용할 수 있게 합니다.

요약

  • 그림의 timed wait 구간은 TIME_WAIT 상태를 의미합니다.
  • 질문의 답: "네, 기다려야 합니다."
    1. 상대방이 마지막 인사를 못 들었을 때를 대비해 확실하게 종료시켜주기 위해.
    2. 네트워크에 남아있는 찌꺼기 패킷들이 사라질 시간을 벌기 위해.

참고: "한쪽씩 끊긴다"는 말은 맞습니다. Client가 FIN을 보내면 Client 쪽 전송이 끊기고, 이후 Server가 FIN을 보내야 Server 쪽 전송이 끊기는 구조(4-way handshake)입니다. 저 그림은 Server가 "알았어(ACK)"와 "나도 끊을게(FIN)"를 합쳐서(ACK+FIN) 보내는 상황을 묘사하고 있습니다.

 

 

 

 

 

 

 

[ㅅ  ]arq arp 차이 

이름이 비슷해서 정말 많이 헷갈리는 용어입니다. Q와 P 한 글자 차이인데, 하는 일은 완전히 다릅니다.

딱 한 문장으로 먼저 구별해 드릴게요.

  • ARQ: "야, 깨졌어. 다시 보내(Repeat)!" (재전송)
  • ARP: "이 IP 주소 쓰는 놈, MAC 주소(Address) 뭐야?" (주소 찾기)

1. ARQ (Automatic Repeat reQuest)

  • 풀네임: Automatic Repeat reQuest (자동 재전송 요청)
  • 의미: "데이터가 깨지거나 안 왔으면, 자동으로 **다시 보내달라고 요청(Request)**하는 기술."
  • 배운 내용: 오늘 수업 시간에 주구장창 들으신 Stop-and-Wait, Go-Back-N, Selective Repeat가 전부 ARQ의 종류입니다.
  • 핵심: **신뢰성(에러 복구)**을 위한 기술. (전송 계층, 데이터 링크 계층)

2. ARP (Address Resolution Protocol)

  • 풀네임: Address Resolution Protocol (주소 결정 프로토콜)
  • 의미: "논리적인 주소(IP)는 아는데, 물리적인 **주소(MAC Address)**를 모를 때 그걸 알아내는(Resolve) 약속."
  • 상황: "IP주소 192.168.0.1한테 보내고 싶은데, 걔 컴퓨터 MAC 주소가 뭐지?" 하고 네트워크에 소리칠 때(Broadcasting) 쓰는 것.
  • 핵심: IP 주소 ↔ MAC 주소 변환을 위한 기술. (네트워크 계층)

💡 외우는 팁

  1. AR Q (Request):
    • "리피트(Repeat)를 리퀘스트(Request) 한다."
    • **"Q"**를 보면서 **"재전송 요청(Request)"**을 떠올리세요.
  2. AR P (Protocol):
    • "어드레스(Address)를 찾는 프로토콜(Protocol)."
    • **"P"**를 보면서 "IP(P)" 주소로 MAC 주소 찾는 것을 떠올리세요.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

질문하신 포인트가 아주 예리합니다. **"패킷이 오긴 왔으니까 좋은 거 아니냐?"**라는 의문이 드실 수 있습니다.

하지만 TCP에서 연결을 끊은 후 기다리지 않았을 때 발생하는 진짜 문제는 "패킷이 안 와서"가 아니라 "엄한 패킷이 와서" 생기는 문제입니다.

질문하신 내용("연결이 끊겨서 오류 제어를 못 해주니까 문제인가?")도 일리가 있지만, 더 치명적인 이유는 **"데이터 뒤섞임(Data Corruption)"**과 "새로운 연결 방해" 때문입니다.

두 가지 구체적인 시나리오로 설명해 드릴게요.

1. "새 주인"이 "전 세입자의 우편물"을 뜯어보는 문제 (데이터 뒤섞임)

가장 치명적인 문제입니다. TIME_WAIT 없이 바로 포트를 재사용한다고 가정해 봅시다.

  1. 과거: [내 컴퓨터: 포트 100번] ↔ [네이버 서버]가 연결해서 데이터를 주고받다가 끊었습니다. (근데 기다리지 않고 바로 끝냄)
  2. 현재: [내 컴퓨터: 포트 100번] ↔ [네이버 서버]가 우연히 같은 포트 번호로 새 연결을 맺었습니다.
  3. 사건 발생: 아까 '과거' 연결 때 보냈는데 길을 잃어서 뱅뱅 돌던 **옛날 패킷(Seq=500)**이 뒤늦게 도착합니다.
  4. 문제: 내 컴퓨터는 지금도 [포트 100번]을 쓰고 있고, 마침 새 연결에서도 500번 쯤 되는 데이터를 기다리고 있었습니다.
    • 내 컴퓨터: "어? 100번 포트로 500번 데이터 왔네? 이거 지금 연결 건가 보다!" 하고 받아들입니다.
  5. 결과: 새로운 파일 다운로드 중에 옛날 찌꺼기 데이터가 섞여 들어갑니다. 파일이 깨지거나 엉뚱한 내용이 저장됩니다.

결론: 연결은 끊겼지만, 네트워크상에 좀비처럼 떠도는 패킷이 새로운 연결의 데이터로 오해받는 것을 막기 위해 (방 청소 시간 동안) 기다리는 것입니다.

2. "나는 끝났는데 쟤는 안 끝난" 문제 (새 연결 방해)

이건 상대방(서버)이 아직 연결을 못 끊었을 때 발생하는 문제입니다.

  1. 상황: 내가 마지막 ACK를 보내고 기다리지 않고 바로 전원을 껐다가(혹은 소켓을 닫았다가) 다시 켰습니다.
  2. 사고: 내 마지막 ACK가 가다가 사라졌습니다.
  3. 서버 상태: 서버는 아직 내 ACK를 못 받았으니 "아직 연결 종료 중(LAST_ACK)" 상태입니다.
  4. 나의 행동: 나는 깨끗이 잊고, **똑같은 포트로 다시 서버에게 연결 요청(SYN)**을 보냅니다. "서버야, 우리 새로 시작하자!"
  5. 서버의 반응: 서버는 아직 옛날 연결을 정리 못 하고 있는데, 갑자기 뜬금없는 SYN이 들어오니 "뭐야? 너랑 나랑은 지금 연결 끊는 중이었잖아? 이상한 소리 하지 마!" 하고 RST(Reset, 강제 종료) 패킷을 날려버립니다.
  6. 결과: 나는 새 연결을 맺고 싶은데, 서버가 계속 거부해서 연결이 성립되지 않습니다.

질문에 대한 답변 정리

질문하신 **"연결이 끊겨서 오류 제어를 못 하니까?"**라는 부분은 반은 맞고 반은 틀립니다.

  • 맞는 부분: 연결이 끊기면 **문맥(Context, 시퀀스 넘버 등)**이 사라지기 때문에, 뒤늦게 온 패킷이 "맞는 패킷인지 아닌지" 판단할 기준이 사라집니다.
  • 더 중요한 부분: 기준이 사라진 상태에서
    1. 새 연결이 생기면 옛날 패킷을 새것으로 착각할 수 있고 (치명적),
    2. 상대방은 아직 안 끊겼는데 나만 끊으면 대화가 안 통하게(새 연결 불가) 됩니다.

그래서 **"확실하게 끝맺음을 하고, 찌꺼기도 다 사라질 때까지 기다리는 것(TIME_WAIT)"**이 신뢰성 있는 연결(TCP)의 마지막 책임입니다.

 

 

 

 

 

 

 

 

아주 날카로운 질문입니다! **"데이터도 없는데 왜 숫자가 1 늘어났지?"**라는 의문이 드는 게 당연합니다.

결론부터 말씀드리면, TCP 규칙상 SYN 플래그는 데이터가 없어도 시퀀스 번호 1개를 "소모(Consume)"하기 때문입니다.

이유를 논리적인 순서대로 설명해 드릴게요.

1. 서버의 요청 ("다음에 m+1 보내!")

2단계(SYN+ACK)를 보시면 서버가 Client에게 **ack: m+1**을 보냈습니다.
TCP에서 ACK 번호의 의미는 **"나 여기까지 잘 받았으니, 다음엔 이 번호(m+1)부터 보내줘"**라는 뜻입니다.

  • 서버: "네가 보낸 m번(SYN) 잘 받았어. 그러니까 다음 패킷 보낼 땐 m+1번 달고 보내!"
  • 클라이언트: (시키는 대로 함) "알았어, 이번 패킷은 **seq: m+1**이야."

2. 왜 m 다음이 m+1인가? (SYN의 특징)

보통 TCP에서 시퀀스 번호는 보내는 데이터의 바이트 수만큼 늘어납니다. (데이터 100바이트 보내면 번호도 100 증가)

하지만 **SYN**과 FIN 같은 연결 제어 플래그는 데이터(Payload)가 없어도 논리적으로 1바이트의 데이터를 보낸 것처럼 취급합니다.

  • 1단계 패킷: SYN 플래그가 켜져 있음. (가상의 데이터 크기 = 1)
  • 결과: 시퀀스 번호 m을 이 패킷이 사용해 버림.
  • 다음 번호: m은 이미 1단계가 썼으므로, 3단계 패킷은 그 다음 번호인 **m+1**을 사용해야 함.

3. 요약 (번호표 비유)

  • 1단계 (Client): "나 m번 번호표 뽑고 입장할게(SYN)."
  • 2단계 (Server): "오케이, m번 손님 확인했음. 다음 할 말 있으면 m+1번 달고 말해."
  • 3단계 (Client): "알았어, 나 m+1번인데(ACK), 네가 입장한 거(n번) 확인했어."

그래서 3단계의 seq는 m이 아니라 **m+1**이 되는 것입니다.

 

 

 

 

 

 

 

 

저 부분이 가장 헷갈리는 게 맞습니다. **"번호는 쓰는데, 실제 데이터(내용물)는 없다"**는 개념 때문에 그렇습니다.

이걸 이해하려면 딱 하나의 TCP 절대 규칙만 기억하면 됩니다.

규칙: SYN 플래그는 데이터가 없어도, 논리적으로 번호표 1개를 사용(소모)한다.

슬라이드의 내용을 하나씩 풀어서 설명해 드릴게요.

1단계: Client → Server (SYN 전송)

  • 상황: "나 m번 번호표 달고 연결 요청할게!" (seq: m)
  • 데이터는 없음: 아직 연결 수립 전이라 파일이나 메시지 같은 **진짜 데이터(Payload)**는 없습니다.
  • 질문: m번 바이트가 포함? (X)
    • 해석: "이 패킷 안에 진짜 데이터의 m번째 조각이 들어있니?"
    • 정답: 아니요(X).
    • 이유: m이라는 번호는 SYN이라는 신호(깃발) 자체에 붙은 번호이지, 실제 데이터의 번호가 아니기 때문입니다. (일종의 '가짜 번호' 혹은 **'유령 번호'**라고 생각하면 쉽습니다.)

3단계: Client → Server (ACK 전송)

이제 2단계에서 서버가 "오케이, m번(SYN) 확인했어. 다음엔 m+1번 보내"라고 했습니다.

  • 상황: "그래, 연결 확인했어(ACK). 내 번호는 이제 m+1이야."
  • 데이터 포함 가능 (seq: m+1)
    • 이 시점부터는 연결이 맺어진 상태이므로, "연결됐어!"라는 말과 함께 **"안녕?(진짜 데이터)"**을 같이 보낼 수 있습니다. (예: HTTP 요청)
  • 질문 1: 반드시 m+1번 바이트 포함? (X)
    • 해석: "이 3번째 패킷에 무조건 데이터를 넣어서 보내야 하니?"
    • 정답: 아니요(X).
    • 이유: 그냥 "응, 알았어"라고 대답만 하는 **'빈 껍데기 ACK'**일 수도 있기 때문입니다. 데이터 없이 헤더만 보낼 수 있습니다.
  • 질문 2: 만약 데이터가 포함되어 있다면, m+1번 바이트부터임 (O)
    • 해석: "혹시 데이터를 넣는다면, 그 데이터의 첫 번째 조각 번호는 몇 번이니?"
    • 정답: m+1번.
    • 이유: 아까 m번은 SYN이 써버렸죠? 그러니까 진짜 데이터의 첫 번째 타자는 무조건 m+1번을 달고 나가야 합니다.

💡 쉬운 비유 (은행 번호표)

  1. 1단계 (SYN): 당신이 은행에 가서 100번(m) 대기표를 뽑았습니다.
    • 아직 창구 직원과 업무(데이터 전송)를 본 건 아닙니다.
    • 하지만 100번 번호표는 **사용(소모)**되었습니다.
    • Q: 100번 업무를 처리했나요? A: 아니요(X).
  2. 3단계 (ACK + 데이터): 직원이 당신을 부릅니다. 이제 업무를 시작합니다.
    • 업무 내용은 101번(m+1) 기록부터 시작됩니다.
    • Q: 만약 업무를 본다면 몇 번 기록에 남나요? A: 100번은 대기표였으니까, 업무는 101번부터 시작입니다(O).

결론: 슬라이드의 (X), (O) 표시는 **"실제 데이터(파일 내용 등)가 그 번호에 해당하는가?"**를 묻고 따지는 것입니다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

🎙️ 해당 발언 전후 대본 (문맥 포함)

(전반부: 3-Way Handshake의 상세 동작 설명)
"에크날리지먼트 넘버 이 필드가 실제 사용되고 있는지 아닌지를 표시해 주는 그런 플레이그죠.
그다음 세 번째 피는 따라가 보면 푸슈라고 돼 있는데... (중략) ...

(여기서부터 핵심)
...그래서 샘플 레그 이미 켜져 있어. 그다음에 에크 플래그도 1로 켜져 있다라고 했는데, 에크 플래그 a, 이 플래그가 켜져 있으면 반드시 그 위에 있는 매크나리지먼트 넘버 이 필드 값을 확인해야 된다고 했죠. 이거 읽으라는 뜻이라고 했어요.
크의 의미를 가지고 있으니까 저걸 꼭 읽어라라고 했는데, 실제 보시면 테크날리지먼트 넘버에 m 플러스 1이라고 써놓을 겁니다.
m이 뭐였냐면 요 녀석이 얘한테 알려준 '나는 초기 시퀀스 넘버로 m을 쓸 거야'.
거기에 대한 응답으로 n 플러스 1이라고 보내고 있다는 거죠.

에크 n 플러스 1, 이렇게 써 있으면 그냥 상식적인 평범한 에크라면 n 플러스 1번 패킷 잘 받았어요라는 뜻이겠죠.
하지만 TCP는 조금 꼬였다고 했어요. TCP는 1차적으로 누적 크, 거기에다가 한 번 더 꼬여 있어서 사실 크 n플러스 1의 TCP에서의 의미는 'n번까지 전부 다 잘 받았습니다. 그래서 이제부터는 n 플러스 1번이 올 거라고 기대하고 있어요' 라는 뜻입니다.

즉 '니가 아까 시퀀스 넘버 m으로 해서 나한테 초대했었잖아(SYN)? 초대 패킷 보냈잖아? 나 그거 잘 받았어' 라는 말을 해주고 있는 거죠. 그러면서 '나도 시퀀스 넘버 이거 쓸 생각이야', 이 두 가지 정보를 포함하고 있기 때문에 두 번째 패킷의 이름을 **'씨내기(SYN-ACK)'**라고 합니다.

마지막으로 거기에 대해서 세 번째 패킷은 '니가 보냈던 이 시냅 나 잘 받았어', 이걸 확인해 주기 위해서 뱅크 플래그 1로 세팅하고 에크메니지먼트 넘버에 보면 n 플러스 1이라고 되어 있습니다.
acc 문법에 의하면 n번까지 전부 다 잘 받아서 이제는 n 플러스 1이 올 거라고 기대하고 있어라는 뜻이라고 했죠.
즉 니가 보냈던 n이라는 시퀀스 넘버를 가진 녀석 나 잘 받았어라는 의미가 되는 거죠.
이렇게 해서 3개의 패킷이 왔다 갔다 하면 레시피 연결 완성으로 간주를 합니다.

이거를 TCP한 애들을 **'3웨이 핸드 셰이킹(3-Way Handshaking)'**에 의해 커넥션을 셋업합니다라고 표현을 해요.
핸드 셰이킹은 악수라는 뜻이거든요.
솔직히 저는 갔다가 와야 악수 한 번 한 것 같은데 애들은 좀 보는 관점이 다른가 보더라고요.
패킷 하나 가면은 그걸 한 번에 악수를 칩니다. 패킷 세 개에 의해서 만들어집니다라는 말을 3웨이 핸드 셰이킹에 의해서 커넥션이 만들어집니다. 이렇게 표현을 해요. 아주 상투적으로 쓰는 말이니까 알아들으실 수 있어야 합니다.

(핵심 발언)
이 디테일이 그렇게 중요한 건지는 모르겠지만 좀 봐주시는 게 좋습니다. 제가 가끔 기말고사 내거든요."

(후반부: 다음 주제로 넘어감)
"이렇게 해서 연결을 만들었어. 그럼 그다음에 정작 중요한 패킷들이 왔다 갔다 하는 단계죠.
에러 컨트롤 플로어 컨트롤 컨스 컨트롤과 더불어 패킷들이 왔다 갔다 하는 본격적인 단계가 있고, 이제 마지막에 끝나고 나면 만들었던 연결을 정리해야 되는데 오늘은 연결 끊는 방법 정리하는 것까지만 보려고 합니다."

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

질문하신 부분은 TCP의 ACK(응답) 번호를 해석하는 방식이 우리가 흔히 생각하는 상식과 조금 다르기 때문에 생기는 혼동입니다.

핵심만 먼저 말씀드리면:

  • 우리의 상식 (개별 ACK): "나 1번 패킷 받았어!" → ACK 1
  • TCP의 방식 (누적 ACK): "나 1번까지 다 받았으니까, 이제 2번 내놔!" → ACK 2

즉, TCP의 ACK 번호는 **"내가 받은 번호"**가 아니라 **"내가 받아야 할 다음 번호(Next Expected)"**를 적어서 보냅니다.

1. 왜 "꼬였다"고 표현했는가? (직관과의 차이)

교수님이 "TCP는 조금 꼬여있다"고 하신 이유는, ACK 번호가 **과거(받은 것)**를 가리키는 게 아니라 **미래(받고 싶은 것)**를 가리키기 때문입니다.

상황 예시:

서버가 클라이언트에게 시퀀스 번호 10번(n) 패킷을 보냈다고 칩시다.

  1. 직관적인 방식 (다른 프로토콜):
    • 클라이언트: "10번 받았습니다."
    • 패킷 내용: ACK = 10
    • 해석: 10번이 도착했다.
  2. TCP 방식:
    • 클라이언트: "10번까지 잘 받았고, 다음 순서인 11번(n+1) 주세요."
    • 패킷 내용: ACK = 11
    • 해석: 11번 미만(10번 포함)은 전부 성공적으로 받았다. 이제 11번을 기다린다.

그래서 강의록에 **"n번 잘 받았습니다. 그래서 n+1번이 올 거라고 기대합니다"**라고 적혀있는 것입니다. ACK 숫자가 n+1로 찍히니까요.

2. "누적(Cumulative) ACK"란 무엇인가?

TCP가 굳이 이렇게 "다음 번호"를 부르는 이유는 '누적(Cumulative)' 기능을 쓰기 위해서입니다. 이것은 중간에 ACK 패킷이 사라졌을 때 아주 강력한 복구 능력을 발휘합니다.

넷플릭스 드라마 비유

  • 상황: 당신이 드라마 1화, 2화, 3화를 연속으로 다 봤습니다.
  • 친구(서버): "너 어디까지 봤어?"
  1. 개별 확인 방식:
    • "나 1화 봤어." (가다가 말소리가 끊김 - 유실)
    • "나 2화 봤어." (가다가 말소리가 끊김 - 유실)
    • "나 3화 봤어." (도착)
    • 결과: 친구는 1, 2화를 본 줄 모르니까 1화부터 다시 보여주려고 함. (비효율)
  2. TCP 누적 확인 방식 (다음 화 내놔):
    • "2화 틀어줘(ACK 2)." (끊김)
    • "3화 틀어줘(ACK 3)." (끊김)
    • "4화 틀어줘(ACK 4)." (도착!)
    • 결과: 친구는 "아, 4화 틀어달라는 거 보니 1, 2, 3화는 이미 다 봤구나!"라고 찰떡같이 알아듣고 4화를 틀어줌.

TCP에서 **ACK n+1**은 **"n번까지 빈틈없이 완벽하게 받았다"**는 도장을 찍어주는 것입니다. 그래서 ACK 몇 개가 사라져도, 더 높은 숫자의 ACK 하나만 도착하면 그 앞의 모든 데이터 전송이 보증됩니다.

요약

  • 질문: ACK 1이면 1번 받았다는 거 아닌가?
  • 정답: 아닙니다. TCP에서 ACK 1은 **"0번까지 다 받았으니 이제 1번 내놔"**라는 뜻입니다.
  • 강의 내용 해석: n번 패킷을 받았다면, TCP는 **ACK n+1**을 보냅니다. ("n번까지 완료, 다음!")

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

의문 1: "아직 3-way handshake가 안 끝났는데 어떻게 데이터를 보내?"

정답: 클라이언트 입장에서는 2단계(SYN+ACK)를 받는 순간 이미 연결이 끝났다고 판단하기 때문입니다.

상황을 시간순으로 보세요.

  1. Client: "연결하자(SYN)" 보냄. (대기 중)
  2. Server: "그래 좋아(SYN+ACK)" 보냄.
  3. Client: (서버의 수락 메시지를 받음!)
    • 이 시점에서 Client는 생각합니다. "아, 서버가 내 요청을 수락했구나! 이제 연결된 거야."
    • Client의 상태: ESTABLISHED (연결 완료)

그래서 Client는 3단계 패킷(ACK)을 보낼 때, **"어차피 연결된 거, 인사(ACK)만 보내기 아까우니까 데이터도 같이 실어 보내자(Piggybacking)"**라고 판단할 수 있습니다.

  • 서버 입장에서는 아직 3단계 패킷을 못 받았으니 연결 전이지만,
  • 보내는 Client 입장에서는 이미 연결이 된 상태라서 데이터를 넣어도 되는 겁니다.

의문 2: "왜 첫 번째 데이터가 m+1번째라는 거야?"

이건 숫자를 세는 기준 때문입니다. TCP에서 Sequence Number는 **"바이트의 주소"**라고 생각하면 쉽습니다.

📍 번호 할당 시나리오

  1. 초기 설정 (seq: m)
    • 우리는 시작 번호를 **m**으로 잡았습니다. (예: m = 100이라고 칩시다.)
  2. 1단계 패킷 (SYN)
    • 규칙: SYN은 무조건 번호 1개를 먹습니다.
    • 할당: 100번(m)은 SYN이라는 신호가 가져갔습니다.
    • (마치 책의 '표지'가 1페이지를 차지한 것과 같습니다.)
  3. 3단계 패킷 (데이터 전송 시작)
    • 이제 진짜 본문 내용(데이터)을 보낼 차례입니다.
    • 100번(m)은 표지(SYN)가 썼습니다.
    • 그럼 본문의 첫 번째 글자는 몇 번을 달아야 할까요?
    • 당연히 100번 다음인 **101번(m+1)**을 달아야 합니다.

📊 표로 정리 (m=100일 때)

순서 내용물 시퀀스 번호 비고
0번째 SYN (연결 신호) 100 (m) 여기서 번호 1개 사용됨
1번째 데이터의 첫 번째 바이트 101 (m+1) SYN 다음이니까 +1
2번째 데이터의 두 번째 바이트 102 (m+2)  
... ... ...  

결론:
m번은 **연결을 위한 신호(SYN)**가 찜해서 썼기 때문에, 유저가 보내려는 실제 데이터의 1타자는 m번이 아니라 그 다음 번호인 m+1번이 되는 것입니다.

 

 

 

 

 

 

 

끝낼때

Fin+ack한번에 가능 

<3번만에 종료 

 

 

 

 

 

 

 

네, 정확하게 규칙을 발견하셨습니다!

두 가지 질문에 대해 명쾌하게 정리해 드릴게요.

  1. ACK 규칙: "왜 받은 번호 + 1인가?"
  2. SEQ 규칙: "내 번호는 언제 증가하는가?"

1. ACK 규칙: "받은 것 + 1" (다음 거 내놔!)

규칙: ACK 번호 = 상대방이 보낸 SEQ + 상대방이 보낸 크기

ACK는 항상 **"과거에 대한 확인"**이 아니라 **"미래에 대한 요청"**입니다.
상대방이 m번(크기 1)을 보냈다면, 나는 그걸 잘 받았으니 **"이제 m+1번 줄 차례야"**라고 말하는 것입니다.

  • 상황: 서버가 클라이언트의 SYN(seq: m)을 받음.
  • 계산: m(번호) + 1(SYN 크기) = m+1
  • 결과: 서버는 **ack: m+1**을 보냅니다. ("m번 잘 받았고, m+1번 내놔")

2. SEQ 규칙: "내가 보낸 만큼만 증가" (내 진도는 내가 뺀다)

질문하신 **"내 시퀀스 넘버(Seq)는 내가 보낼 때만 증가하는가?"**에 대한 답은 **"네(O), 맞습니다"**입니다.

내 SEQ 번호는 '내가 보낸 데이터 양'에 따라 결정됩니다.

  • 내가 받기만 하고 아무것도 안 보내면? → 내 SEQ는 그대로입니다.
  • 내가 데이터를 보내거나 SYN/FIN을 보내면? → 그 크기만큼 내 SEQ가 증가합니다.

🖼️ 그림으로 완벽 분석 (규칙 적용)

질문하신 그림의 3단계를 이 규칙으로 풀어볼게요.

(1) 클라이언트의 SEQ 변화 (m → m+1)

  • 1단계: 클라이언트가 SYN(seq: m)을 보냄. (SYN은 1개 취급)
    • 클라이언트는 번호표 m번을 썼습니다.
  • 3단계: 클라이언트가 다시 말을 할 차례입니다.
    • 아까 m번은 썼으니까, 이번엔 **seq: m+1**을 달고 나갑니다.
    • (내가 받는 건 내 SEQ 증가랑 아무 상관 없습니다!)

(2) 클라이언트의 ACK 결정 (n → n+1)

  • 2단계: 서버가 SYN(seq: n)을 보냄. (SYN은 1개 취급)
  • 3단계: 클라이언트가 답장할 차례.
    • "서버야, 네가 보낸 n번 잘 받았어. 그러니까 n+1번 내놔."
    • 그래서 **ack: n+1**이 됩니다.

✅ 최종 요약

  1. ACK 번호: "상대방 번호 + 1" (너 여기까지 보냈으니, 다음 거 줘!)
  2. SEQ 번호: "내가 직전에 쓴 번호 + 내가 보낸 크기" (내가 받는 거랑은 상관없음. 내 진도는 내가 나감.)

이 두 가지 규칙만 있으면 TCP의 모든 숫자 변화를 이해할 수 있습니다!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

아, "왜 하필 '바이트(Byte)'라는 단어를 쓰냐?" 이 부분이 이해가 안 가시는 거군요!

그 이유는 TCP라는 프로토콜의 채점 방식(숫자 세는 법) 때문입니다.

결론부터 말씀드리면:
TCP는 패킷 개수를 세지 않고, 보내는 데이터의 '글자 수(바이트 수)'를 세기 때문입니다.

1. TCP는 "바이트 스트림(Byte Stream)" 프로토콜

우리가 보통 숫자를 셀 때 "패킷 1개, 패킷 2개..." 이렇게 셀 것 같지만, TCP는 특이하게 **데이터의 용량(바이트)**으로 순서를 매깁니다.

  • 예시: "HELLO"라는 5글자(5바이트)를 보낸다면?
    • 'H' = 100번 바이트
    • 'E' = 101번 바이트
    • 'L' = 102번 바이트
    • 'L' = 103번 바이트
    • 'O' = 104번 바이트

이렇게 데이터 하나하나(1 Byte)마다 번호표가 붙습니다.

2. "m번 바이트가 포함?"의 진짜 뜻

그래서 슬라이드 질문의 뜻을 번역하면 이렇습니다.

질문: "지금 이 패킷 안에, 번호표 m번에 해당하는 **'데이터 알맹이(바이트)'**가 들어있습니까?"

3. SYN 패킷의 특이한 점 (유령 바이트)

여기서 모순이 생겨서 헷갈리시는 겁니다.

  1. 번호표(seq: m)는 썼습니다.
    • TCP: "야, SYN아. 너는 데이터는 없지만 중요한 놈이니까 m번 번호표 가져가."
  2. 데이터(바이트)는 없습니다.
    • 패킷 안: (텅 빔)

그래서 슬라이드의 결론:

  • 번호표(m)는 썼는가? → 네. (그래서 다음 데이터는 m+1이 됨)
  • m번 바이트(알맹이)가 들어있는가? → 아니요(X). (상자가 비었으니까 m번이라고 불릴만한 '물건'은 없음)

⚡ 요약: 왜 '바이트'라고 하냐고요?

TCP의 시퀀스 넘버(Seq)가 가리키는 대상이 바로 '데이터의 바이트(Byte)'이기 때문입니다.

  • 슬라이드 질문은 **"번호표(m)에 맞는 실물(바이트)이 있냐?"**고 묻는 것이고,
  • SYN 패킷은 **"번호표만 뽑고 실물은 없는 상태"**라서 **(X)**라고 답하는 것입니다.

 

 

 

 

 

 

질문하신 내용은 컴퓨터 공학의 "0부터 시작하는 인덱스(Index)" 개념에 익숙하시다면 당연히 가질 수 있는 의문입니다.

"아니, 시작이니까 당연히 0번 아니야?" 싶으시겠지만, TCP에서는 보안상의 이유로 0번부터 시작하지 않습니다.

그 이유를 3단계로 딱 정리해 드릴게요.

1. TCP는 0번에서 시작하지 않아요 (해킹 방지)

만약 모든 TCP 연결이 무조건 0번부터 시작한다면 어떻게 될까요?

  • 해커가 **"아, 쟤네 연결 시작했네? 그럼 다음 번호는 100% '1번'이겠구나"**라고 너무 쉽게 예측할 수 있습니다.
  • 이걸 악용해서 중간에 가짜 패킷을 끼워 넣는 **해킹(TCP Spoofing)**이 가능해집니다.

그래서 TCP는 연결을 시작할 때, **0이 아닌 완전히 랜덤한 숫자(난수)**를 하나 뽑아서 "오늘 우리 시작 번호는 이걸로 하자!"라고 정합니다.
강의 자료에서는 그 랜덤한 시작 숫자를 **변수 m**이라고 부른 것입니다.

2. 그래서 "m번" = "첫 번째(0번)"라는 뜻입니다

질문자님 말씀대로 논리적으로는 **"맨 첫 번째 바이트(Offset 0)"**가 맞습니다.
하지만 TCP의 **실제 번호표(Sequence Number)**로 따지면 그게 m번이 되는 것입니다.

  • 우리의 생각: 0번, 1번, 2번... (시작은 0)
  • TCP의 실제 번호: m번, m+1번, m+2번... (시작은 m)

3. 질문의 번역 ("m번 바이트 있니?")

그래서 슬라이드의 질문 **"m번 바이트가 포함?"**을 우리가 이해하기 쉽게 번역하면 이렇습니다.

"우리가 이번에 랜덤으로 정한 시작 번호(m)에 해당하는 '맨 첫 번째 데이터'가 들어있니?"

요약

  • 질문: 왜 0번 바이트라고 안 하고 m번 바이트라고 하나요?
  • 정답: TCP는 보안 때문에 0번이 아니라 랜덤한 숫자 m부터 카운트를 시작하기 때문입니다. 그래서 m번 바이트라는 말은 곧 **"맨 첫 번째 스타트 바이트"**라는 뜻입니다.

 

 

 

 

 

 

 

결론부터 시원하게 말씀드리면, m+2번이 아니라 m+1번부터 시작입니다.

질문자님이 **"3단계(ACK)도 번호 하나를 잡아먹겠지?"**라고 생각해서 m+2라고 추측하신 것 같은데, 여기서 TCP의 아주 중요한 예외 규칙이 하나 등장합니다.

🚨 핵심 규칙: "그냥 '응답(ACK)'만 하는 건 공짜다!"

  • SYN (연결하자): 중요한 신호라서 번호표 1개 사용 (m 사용됨).
  • ACK (알았어): 확인만 하는 건 번호표를 사용하지 않음 (공짜).

🔍 번호 변화 과정 (추적)

  1. 초기 상태: 우리 시작 번호는 **m**이야.
  2. 1단계 (SYN 보냄):
    • "연결하자!" (seq: m)
    • 결과: SYN은 번호 1개를 먹음. → 다음 번호는 m+1이 됨.
  3. 3단계 (ACK 보냄 + 데이터 전송 시작):
    • "연결 확인했어(ACK)! 그리고 여기 내 데이터야." (seq: m+1)
    • ACK는 번호를 안 먹음.
    • 그러니 아까 SYN 때문에 1 증가한 m+1번을 그대로 달고 나감.

📊 인덱스로 정리 (이게 제일 이해하기 쉬움)

만약 우리가 보내려는 파일이 **"HELLO"**라면, 번호는 이렇게 붙습니다.

순서 내용 시퀀스 번호 비고
-1 (준비) SYN (연결 신호) m 번 얘가 m을 써버림
0 (시작) 'H' (첫 번째 데이터) m+1 번 여기가 진짜 시작!
1 'E' (두 번째 데이터) m+2 번  
2 'L' (세 번째 데이터) m+3 번  

✅ 질문에 대한 최종 답변

  1. "3단계 거치고 나면 m+2번부터인가?"
    • 아니요! m+1번부터입니다. (3단계 ACK는 번호를 안 잡아먹으니까요.)
  2. "이게 0번 인덱스인 건가?"
    • 네, 맞습니다!
    • m번은 연결을 위한 **오버헤드(준비운동)**였고,
    • m+1번이 유저가 보내려는 **진짜 데이터의 0번 인덱스(첫 타자)**가 됩니다.

 

 

 

 

 

 

네, 정답입니다! 정확하게 짚으셨습니다.

3단계에서 데이터를 같이 보내든(Piggybacking), 3단계를 빈손으로 끝내고 나중에 데이터를 보내든, 첫 번째 데이터의 번호는 무조건 **m+1**입니다.

이게 가능한 이유는 **"빈껍데기 ACK는 번호표를 소모하지 않는다(공짜)"**는 규칙 때문입니다.

두 경우를 비교해서 보여드릴게요. (시작값 m=100 가정)

경우 1: 3단계는 인사만 하고, 4단계부터 데이터 보낼 때

  1. 1단계 (SYN): Seq: 100 (번호 1개 먹음 → 다음은 101)
  2. 3단계 (Pure ACK): "연결 확인!"
    • 헤더에 Seq: 101이라고 적지만, 데이터가 없으니 번호를 안 먹습니다.
    • (중요) 여전히 다음 번호는 101번인 상태로 유지됩니다.
  3. 4단계 (Real Data): "자, 이제 데이터 간다!"
    • Seq: 101 (아까 ACK가 안 썼으니까 얘가 101번을 씁니다.)

경우 2: 3단계부터 바로 데이터를 실어 보낼 때

  1. 1단계 (SYN): Seq: 100 (번호 1개 먹음 → 다음은 101)
  2. 3단계 (ACK + Data): "연결 확인! 그리고 이거 받아라!"
    • Seq: 101
    • 데이터가 들어있으므로 101번부터 데이터가 시작됩니다.

💡 핵심 요약

  • SYN: 번호표 1장을 찢어서 버림 (사용함).
  • 빈 ACK: 번호표를 만지작거리기만 하고 안 씀 (그대로 둠).
  • 데이터: 번호표를 사용함.

그래서 3단계(ACK)가 빈손으로 가더라도 번호표(m+1)는 줄어들지 않고 그대로 남아 있다가, 진짜 데이터가 올 때 그 번호(m+1)를 달고 나가는 것입니다.

결론: 어떻게 하든 데이터의 시작은 **m+1**이 맞습니다!

 

 

 

 

 

 

 

1. 기본 개념: 혼잡 제어란 무엇인가?

  • 정의: 너무 많은 송신자가 너무 많은 데이터를 너무 빨리 보내서 **'네트워크(Network)'**가 감당할 수 없는 상태(혼잡)를 막는 것.
  • 비교 (시험 포인트):
    • 흐름 제어(Flow Control): 수신자가 못 받을까 봐 속도를 조절함.
    • 혼잡 제어(Congestion Control): **네트워크(라우터)**가 터질까 봐 속도를 조절함.
  • 방법: 송신자가 스스로 전송 속도를 떨어뜨려야 함.

2. 혼잡은 어디서 발생하는가?

  • 원인: 라우터의 처리 속도(내보내는 속도)보다 들어오는 패킷의 속도가 더 빠를 때 발생.
  • 장소: 라우터 내부의 버퍼(Buffer/Queue). 여기에 패킷이 쌓이다가 문제가 생김.

3. 상황별 시나리오 (교수님의 단계별 빌드업)

교수님은 두 가지 상황을 가정해서 설명하셨습니다.

① 상황 1: 라우터 버퍼가 '무한대(Infinite)'라고 가정했을 때

  • 현상: 버퍼가 무한하니 패킷이 버려지진(Loss) 않습니다.
  • 문제점: 대신 줄이 끝도 없이 길어집니다.
  • 결과: **전송 지연(Delay)**이 무한대로 늘어납니다. 패킷이 도착은 하는데, 영원히 걸릴 수도 있는 상황이 됩니다.

② 상황 2: 라우터 버퍼가 '유한(Finite)'하다고 가정했을 때 (현실)

  • 질문: "버퍼가 유한하면 무한히 기다리진 않으니까 더 나은 거 아닌가요?"
  • 교수님의 반박: "아닙니다. **훨씬 더 끔찍한 일(악순환)**이 벌어집니다."
  • 악순환의 과정 (Positive Feedback):
    1. 버퍼가 꽉 차서 패킷이 넘쳐 버려짐(Loss).
    2. 송신자(TCP)는 패킷이 사라졌으니 **재전송(Retransmission)**을 함.
    3. 네트워크에는 **'원래 데이터' + '재전송 데이터'**가 합쳐져서 트래픽이 더 늘어남.
    4. 더 많이 버려짐 → 더 많이 재전송함.
  • 결론: 버퍼가 유한하면 재전송 때문에 네트워크 상태가 급격히 악화됩니다.

4. 혼잡의 전파 (빨강, 파랑, 보라색 패킷 예시)

교수님이 그림을 통해 설명하신 **"혼잡은 전염병처럼 퍼진다"**는 내용입니다.

  1. 발단: 빨간색 송신자가 욕심을 부려 데이터를 막 쏟아부음.
  2. 1차 피해: 빨간색이 지나가는 라우터 버퍼가 꽉 참.
  3. 2차 피해 (무고한 희생자): 같은 라우터를 지나가던 파란색 패킷도 자리가 없어서 같이 버려짐.
  4. 확산:
    • 파란색 송신자도 "어? 내 거 사라졌네?" 하고 재전송을 시작함.
    • 이제 파란색 송신자가 사용하는 **'앞단 라우터'**의 트래픽도 늘어남.
  5. 3차 피해: 파란색 앞단 라우터를 공유하던 보라색 패킷도 버려짐.
  6. 결론: 한 놈(빨간색)의 욕심 때문에 전혀 상관없는 경로(보라색)까지 다 터져버림. 혼잡은 일단 발생하면 걷잡을 수 없이 퍼지므로 조기에 진압해야 함.

5. 역사적 배경 (Van Jacobson)

  • 1980년대 후반 사건: 인터넷 전체가 갑자기 멈춘 적이 있음(Congestion Collapse). 장비 고장인 줄 알았는데 알고 보니 그냥 혼잡 때문이었음.
  • 해결사: 물리학자 출신 **반 제이콥슨(Van Jacobson)**이 등장.
  • 해결책: "TCP들아, 너희가 패킷이 사라지면(Loss) 욕심부리지 말고 알아서 속도를 줄여라"라는 코드를 심어줌.
  • 이후로 인터넷이 안정화되었음.

📝 오늘 배운 혼잡 제어 3줄 요약

  1. 혼잡 제어는 **네트워크(라우터)**를 살리기 위해 송신자가 속도를 줄이는 것이다.
  2. 버퍼가 유한한 현실에서는 재전송 때문에 혼잡이 발생하면 상황이 더 악화된다 (Positive Feedback).
  3. 혼잡은 한 곳에서 시작되어도 네트워크 전체로 퍼져나가는 성질이 있다.