TCP vs UDP

🎬 Intro

TCP와 UDP의 차이에 대해 알아봅시다.

✅ TCP

1. 연결 기반 전송 계층

TCP는 두 프로세스 간의 연결을 먼저 설정한 후에 통신하는 연결 지향형 프로토콜입니다. 통신이 시작되면 이후 패킷마다 상대 프로세스의 주소를 반복해서 명시할 필요가 없습니다.

2. 1:1 연결

서버와 클라이언트는 1:1로 연결되며, 각 연결은 독립적으로 관리됩니다.

3. 스트림 전송

TCP는 데이터를 스트림 방식으로 전송하며, 전송할 데이터 크기에 제한이 없습니다. 이는 데이터를 바이트 단위로 연속적으로 전송한다는 의미입니다.

4. 신뢰성 보장

TCP는 데이터를 안전하게 전송하기 위해 각 패킷의 수신 여부를 확인하고, 손실된 패킷은 재전송합니다. 이를 통해 데이터가 정확하게 전달되고, 수신한 패킷이 순서대로 처리됩니다.

5. 성능 저하 가능성

패킷에 대한 응답을 받아야 하므로 속도가 다소 느릴 수 있습니다. 예를 들어, 스트리밍 서비스에서는 재전송으로 인해 지연이 발생할 수 있어 불리합니다.

6. 연결 관리

TCP는 3-way handshaking을 통해 연결을 설정하고, 4-way handshaking으로 연결을 해제합니다. 해당 부분은 다른 포스트에서 자세히 다룰 예정이므로 간단하게만 설명드리겠습니다.

• 3-way handshaking: 송신자와 수신자 간에 연결을 설정하기 위해 3단계의 신호 교환을 통해 연결을 확립합니다.
• 4-way handshaking: 연결을 종료할 때, 양측 모두가 연결을 종료했음을 확인하는 4단계 절차입니다.

7. 혼잡 제어

TCP는 네트워크 상태에 따라 전송 속도를 조절하는 혼잡 제어 기능이 있습니다. 이는 데이터의 흐름을 제어하여 네트워크 혼잡을 방지하지만, 성능이 떨어질 수 있습니다.

사용 사례

• 웹 브라우징 (HTTP/HTTPS): TCP의 신뢰성 있는 연결이 웹 페이지를 안전하게 전송하는 데 유리합니다.
• 이메일 전송 (SMTP): 데이터 손실을 허용하지 않는 환경에서 TCP는 적합한 프로토콜입니다.

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✅ UDP

1. 무연결 전송 계층

UDP는 비연결형 프로토콜로, 데이터를 전송할 때 송신자와 수신자 간의 연결을 설정하지 않습니다. 따라서, 각 패킷에는 수신자의 주소가 포함되어야 합니다.

2. 1:N 연결

UDP는 1:1뿐만 아니라 1:N 연결도 가능하여, 여러 수신자에게 데이터를 전송할 수 있습니다.

3. 데이터 유실 허용

UDP는 데이터 손실을 허용하며, 패킷이 손실되거나 순서가 뒤바뀌어도 재전송을 요청하지 않습니다.

4. 성능 우선

UDP는 최대 성능을 우선시하여 빠른 데이터 전송이 필요할 때 사용됩니다. 오류 제어나 흐름 제어가 없어 TCP보다 속도가 빠릅니다.

5. 스트리밍 서비스에 유리

UDP는 실시간 데이터 전송이 중요한 환경에서 매우 유리합니다. 데이터 손실이 발생해도 서비스 품질에 큰 영향을 미치지 않는 경우, 예를 들어 비디오 스트리밍이나 온라인 게임에서 주로 사용됩니다.

6. 실제 사용

실시간 성능이 중요한 스트리밍 서비스나 게임에서 UDP가 자주 사용되지만, 최근에는 TCP도 스트리밍 서비스에서 널리 사용되고 있습니다. 이는 TCP가 안정성과 신뢰성을 제공하기 때문입니다.

사용 사례

• 실시간 스트리밍: 빠른 데이터 전송이 필요한 비디오나 오디오 스트리밍 서비스에서 UDP는 성능을 우선합니다.
• 온라인 게임: 빠른 반응 시간이 중요한 온라인 게임에서도 UDP는 주로 사용됩니다.

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✅ TCP와 UDP의 차이점

특성	TCP	UDP
연결 방식	연결 지향형 (3-way handshaking)	비연결형
서버-클라이언트 관계	1:1 연결	1:N 연결 가능
데이터 전송 방식	스트림 전송 (크기 무제한)	메시지 전송 (고정된 크기의 데이터그램)
성능	성능이 낮을 수 있음	성능이 빠름
오류 제어	있음 (데이터 유실 시 복구 가능)	없음 (데이터 유실 가능)
데이터 순서 보장	순서 보장	순서 보장 없음
사용 사례	웹 브라우징, 이메일, 파일 전송	실시간 방송, 온라인 게임
스트리밍 서비스	비효율적 (재전송으로 인해 지연 발생)	효율적 (빠른 전송)
실시간 서비스에서의 사용	사용 가능하지만, 성능에 제약이 있음	성능이 중요한 경우에 적합

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✨ Summary

• TCP는 데이터의 신뢰성과 순서를 보장하지만, 속도가 느립니다. 재전송을 통해 데이터의 정확성을 보장하는 것이 중요한 경우에 사용됩니다.
• UDP는 빠른 속도를 우선시하며, 데이터의 신뢰성보다는 실시간성이 중요한 경우에 적합합니다. 데이터 손실이 약간 발생해도 큰 영향을 미치지 않는 서비스에서 자주 사용됩니다.

Reference

KOCW_네트워크_김철기_교수님