2. 어플리케이션 계층2

이번시간

TCP의 reliable한 data transfer에 대해 알아본다

ㅡ> reliable : 데이터유실x 에러x 전달

TCP채널의 Reliable과 실제채널의 Unreliable

전송계층의 TCP만 보면

Reliable한 채널이 있는 듯한 환상을 보여주지만

 

실제 네트워크 채널은

unliable한 환경이다.

(라우터 큐 넘쳐서 데이터 손실 등)

 

Unliable한 채널에서 발생할 수 있는 것은?

ㅡ> 메세지 에러

ㅡ> 메세지 손실

 

실제론 Unliable한 것을, 어떻게 Reliable하게 보내는지 알아보자

[RDT] Reliable Data Transfer

 Reliable Data Transfer protocol

Stop-and-Wait protocol

ㅡ> 데이터 하나를 보내면, ark가 올 때까지 기다림

[RDT 1.0] 완벽한 채널 (에러x 손실x)

완벽하기 때문에

추가적인 오류검출, 재전송 매커니즘이 필요 없음

[RDT 2.0] 패킷에러o, 패킷손실x

에러체크를 위해 필요한 것

오류 감지 (Error Detection)

ㅡ> checksum비트 추가

 

피드백 (Feedback)

ㅡ> 잘받았는지 응답

ㅡ> ACK (Acknowledgement) : 잘 받았음

ㅡ> NAK (Negative Acknowledgement) : 패킷에 에러가 있음

 

재정송 (Retransmission)

ㅡ> NAK를 받으면, 패킷 재전송

(P) 문제점 : 피드백에 오류가 있을 경우

피드백에 오류가 있으면,

안받았다고 가정하고 다시 보내는게 직관적인 해결책

 

문제 : 중복된 패킷을 여러번 보내게 될 수 있음 (duplicate)

ㅡ> 리시버가 이게 새로운건지 중복인건지 알 수 없다

해결 : 패킷에 번호를 붙인다 (sequence#)

ㅡ> 같은번호면 duplicate

[RDT 2.1] 시퀀스 넘버

시퀀스 넘버를 어디에 붙일까?

ㅡ> 헤더

 

문제 : 패킷이 많아지면 시퀀스 넘버가 너무 커져서 헤더가 너무 커진다

해결 : 시퀀스 넘버는 2개면 충분하다

ㅡ> 010101로 오면 정상

ㅡ> 0이 두번나오고 그러면 중복

[RDT 2.1] 요약

오류탐지 매커니즘에 필요한 것

 

• 오류 탐지 (Error detection): 패킷에 오류가 있는지 확인하기 위해 체크섬 등의 방법을 사용.
• 피드백 (Feedback): 수신자는 ACK(정상 수신) 또는 NAK(오류 발생)를 송신자에게 보냄.
• 재전송 (Retransmission): 송신자는 NAK를 받거나 피드백이 손상되었을 때 패킷을 재전송.
• 시퀀스 번호 (Sequence #): 송신자는 각 패킷에 시퀀스 번호를 추가하여 중복 패킷을 구분.

송신자

ㅡ> 시퀀스 번호 추가

ㅡ> 피드백(ack/nak) 손상 여부 확인

ㅡ> nak을 받거나, 피드백손상시 재전송

 

수신자

ㅡ> 패킷 중복 확인 (시퀀스 번호로)

ㅡ> 정상 패킷 : ack송신

ㅡ> 손상 패킷 : nak송신

[RDT 2.2] Nak free protocol

Nak없이 Ack만 활용 (시퀀스 넘버 리턴)

ㅡ> 수신자는 마지막으로 제대로 받은 시퀀스 넘버를 ack로 보냄

ㅡ> 송신자가 1을 보냈는데 0이 돌아오면, 그것이 nak

[RDT 3.0] 에러o 손실o

패킷손실에 대한 대응

ㅡ> 타이머 사용 (적당한 시간 설정)

ㅡ> 시간초과 ▶ 메세지 loss라고 판단 ▶ 재전송

 

타이머 시간설정

ㅡ> 짧으면, 리커버리는 빠른데 중복패킷이 발생하고

ㅡ> 길면, 중복패킷은 덜 발생하는데 리커버리가 느려짐

 

(P) 손실이 아니라 그냥 늦게온 경우, 재전송으로 중복패킷 발생

(S) 시퀀스 넘버로 중복패킷 처리

정상작동

패킷 손실

ACK 손실

타이머 조기종료

[요약] RDT 원칙

 

Unreliable 채널에서 발생할 수 있는 문제:

• 패킷 에러
• 패킷 손실

패킷 에러에 대한 해결 메커니즘:

• 에러 감지 (Error detection)
• 피드백 (Feedback: ACK/NAK)
• 재전송 (Retransmission)
• 시퀀스 번호 (Sequence number)

패킷 손실에 대한 해결 메커니즘:

• 타임아웃 (Timeout)

단순한 RDT 프로토콜의 구축:

• 실제 프로토콜(TCP와 같은)은 더 복잡하지만, 기본 원리는 동일합니다.

 

위의 메커니즘을 위한 것들이 TPC 헤더에 있다. (Ack, 시퀀스# 등)

문제 : 한번에 하나는 효율이 안좋다

ㅡ> 한번에 하나만 보내는건 고속도로 뚫어놓고 자동차 한대만 들여보내는 꼴

해결 : 한번에 여러개 보냄, 대신 매커니즘이 복잡함 (다음시간에...)