UDP(User Datagram Protocol)이란? TCP/IP 비교

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UDP(User Datagram Protocol)

• OSI 7 Layer의 Transport Layer(전송 계층)에 해당하는 프로토콜
• TCP와 자주 비교되는 프로토콜

UDP 들어가기 전, TCP 다시 훑어보기

• 신뢰성 있는 데이터 통신을 가능하게 해주는 프로토콜
• 특징: Connection 연결(3 way-handshake) - 양방향 통신
• 데이터의 순차 전송을 보장
• Flow Control(흐름 제어)
• Congestion Control(혼잡 제어)
• Error Detection(오류 감지)
• Segment(세그먼트) - TCP 프로토콜의 PDU(Protocol Data Unit)

• 전송의 신뢰성은 보장하지만 매번 Connection을 연결해서 시간 손실 발생
• 패킷을 조금만 손실해도 재전송

UDP(User Datagram Protocol)

• TCP 보다 신뢰성이 떨어지지만 전송 속도가 일반적으로 빠른 프로토콜(순차 전송 X, 흐름 제어 X, 혼잡 제어 X)
• Connectionless(3 way-handshake X)
• Error Detection
• User Datagram - UDP 프로토콜의 PDU
• 데이터를 TCP처럼 쪼개지 않음(일반적으로 Application 단에서 쪼개줘야 함)
• 비교적 데이터의 신뢰성이 중요하지 않을 때 사용(ex. 영상 스트리밍)
• (TCP와 UDP의 최대 PDU 크기는 이론상 65,535바이트, but 실제로는 헤드 크기를 빼야함 + IP 헤드)
• (네트워크 상의 PDU 크기 중 가장 큰 크기를 MTU(Maximum Transmission Unit)이라고 함)

• TCP와 UDP는 왜 나오게 됐는가?

  1. IP의 역할은 Host to Host (장치 to 장치)만을 지원한다. 장치에서 장치로 이동은 IP로 해결되지만, 하나의 장비안에서 수많은 프로그램들이 통신을 할 경우에는 IP만으로는 한계가 있다.
  2. 또한, IP에서 오류가 발생한다면 ICMP에서 알려준다. 하지만 ICMP는 알려주기만 할 뿐 대처를 못하기 때문에 IP보다 위에서 처리를 해줘야 한다.

  • 1번을 해결하기 위하여 포트 번호가 나오게 됐고, 2번을 해결하기 위해 상위 프로토콜인 TCP와 UDP가 나오게 되었다.

  • *ICMP : 인터넷 제어 메시지 프로토콜로 네트워크 컴퓨터 위에서 돌아가는 운영체제에서 오류 메시지를 전송받는데 주로 쓰임

• 그렇다면 TCP와 UDP가 어떻게 오류를 해결하는가?

  • TCP : 데이터의 분실, 중복, 순서가 뒤바뀜 등을 자동으로 보정해줘서 송수신 데이터의 정확한 전달을 할 수 있도록 해준다.
  • UDP : IP가 제공하는 정도의 수준만을 제공하는 간단한 IP 상위 계층의 프로토콜이다. TCP와는 다르게 에러가 날 수도 있고, 재전송이나 순서가 뒤바뀔 수도 있어서 이 경우, 어플리케이션에서 처리하는 번거로움이 존재한다.

• UDP는 왜 사용할까?

  • UDP의 결정적인 장점은 데이터의 신속성이다. 데이터의 처리가 TCP보다 빠르다.
  • 주로 실시간 방송과 온라인 게임에서 사용된다. 네트워크 환경이 안 좋을때, 끊기는 현상을 생각하면 된다.

• DNS(Domain Name Service)에서 UDP를 사용하는 이유

  • Request의 양이 작음 -> UDP Request에 담길 수 있다.
  • 3 way handshaking으로 연결을 유지할 필요가 없다. (오버헤드 발생)
  • Request에 대한 손실은 Application Layer에서 제어가 가능하다.
  • DNS : port 53번
  • But, TCP를 사용할 때가 있다! 크기가 512(UDP 제한)이 넘을 때, TCP를 사용해야한다.

DNS와 UDP

• DNS과 UDP 통신 프로토콜을 사용함.

DNS는 데이터를 교환하는 경우임

이때, TCP를 사용하게 되면, 데이터를 송신할 때까지 세션 확립을 위한 처리를 하고, 송신한 데이터가 수신되었는지 점검하는 과정이 필요하므로, Protocol overhead가 UDP에 비해서 큼.

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DNS는 Application layer protocol임.

모든 Application layer protocol은 TCP, UDP 중 하나의 Transport layer protocol을 사용해야 함.

(TCP는 reliable, UDP는 not reliable임) / DNS는 reliable해야할 것 같은데 왜 UDP를 사용할까?

사용하는 이유

1. TCP가 3-way handshake를 사용하는 반면, UDP는 connection 을 유지할 필요가 없음.

2. DNS request는 UDP segment에 꼭 들어갈 정도로 작음.

   DNS query는 single UDP request와 server로부터의 single UDP reply로 구성되어 있음.

3. UDP는 not reliable이나, reliability는 application layer에 추가될 수 있음. (Timeout 추가나, resend 작업을 통해)

DNS는 UDP를 53번 port에서 사용함.

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그러나 TCP를 사용하는 경우가 있음.

Zone transfer 을 사용해야하는 경우에는 TCP를 사용해야 함.

(Zone Transfer : DNS 서버 간의 요청을 주고 받을 떄 사용하는 transfer)

만약에 데이터가 512 bytes를 넘거나, 응답을 못받은 경우 TCP로 함.

Quiz

• TCP와 UDP의 차이는 무엇입니까?

출처

• 10분 테코톡 - 르윈의 UDP
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• TCP와 UDP의 최대 패킷 크기
• Tech-interview-for-developer - UDP란?
• 신입 SW개발자 기술 면접 예상 질문 모음 2
• 네트워크 관련 면접 질문 모음

Quiz 답안

• TCP와 UDP의 차이는 무엇입니까?