[CS] Computer Networking - Transport layer(4): TCP flow control, handshake

📚컴퓨터 네트워크 전공 수업 정리

TCP flow control

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📝sender가 receiver buffer에서 데이터를 처리하는 속도보다 빠르게 데이터를 전달하면 어떻게 될까??

→ receiver buffer에서 overflow가 발생해 데이터가 손실!!

이러한 상황을 방지하기 위해 flow control을 사용

• Receive Window(rwnd): receiver buffer에 남아있는 여유 공간을 기록하여 TCP 헤더에 포함됨

• sender는 receiver의 rwnd 값에 따라 window size를 조절하여 overflow를 방지한다

• 만약 rwnd=0 즉, receiver buf가 다 찼다면 sender에서는 보낼 데이터의 1byte만 떼어서 지속적으로 send한다.
  • 돌아오는 ACK에 따라 wnd size 조절!!

TCP Connection Management

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TCP는 Connection-oriented이므로 sender와 receiver간에 handshake를 통해 연결을 설정한다.

TCP 3-way handshake

1. SYN:
   • client: 초기 seq #x 선택
   • SYN message를 보냄(SYNbit=1, Seq=x)
   • 클라이언트 상태: CLOSED → SYN_SENT
2. SYN-ACK:
   • server: 초기 초기 seq #y 선택
   • SYNACK message를 보냄 (SYNbit=1, Seq=y, ACKbit=1, ACKnum=x+1)
   • ACKnum=x+1: “x까지 받았고 다음에는 x+1을 기대한다”는 의미
   • 서버 상태: LISTEN → SYN_RCVD
3. ACK:
   • client: SYNACK를 받고 서버가 활성 상태임을 확인
   • ACK 메시지를 전송(ACKbit=1, ACKnum=y+1)
   • 이때부터 data를 함께 전송 가능!(위 2단계는 header만 전송)

TCP closing connection(4-way_handshake)

1. FIN from Client:
   • client가 연결 종료를 시작: close()
   • FIN 메시지를 전송(FINbit=1, seq=x)
   • client 상태: ESTABLISHED → FIN_WAIT_1
   • 이 상태에서 클라이언트는 더 이상 데이터를 보낼 수 없지만 받을 수는 있다
2. ACK from Server:
   • 서버는 클라이언트의 FIN에 ACK로 응답(ACKbit=1, ACKnum=x+1)
   • 서버 상태: ESTABLISHED → CLOSE_WAIT
   • 이 상태에서 서버는 여전히 데이터를 보낼 수 있다
3. FIN from Server:
   • 서버도 연결을 종료할 준비가 되면 FIN 메시지 전송(FINbit=1, seq=y)
   • 서버 상태: CLOSE_WAIT → LAST_ACK
   • 이 상태에서 서버는 더 이상 데이터를 보낼 수 없다
4. ACK from Client:
   • 클라이언트는 서버의 FIN에 ACK로 응답(ACKbit=1, ACKnum=y+1)
   • 클라이언트 상태: FIN_WAIT_2 → TIME_WAIT → CLOSED
   • 서버 상태: LAST_ACK → CLOSED (client ACK 수신 후)

✅TIME_WAIT 상태의 중요성:
client가 바로 CLOSED 상태가 되었을 때, 만약 server에 FIN에 대한 ACK가 안왔다면 계속 FIN을 재전송하지만 받을 client가 없다. 그러면 무한으로 FIN을 재전송하게 됨