TCP 3-way handshake에 대해서 설명해주세요.

TCP 3-way Handshake는 TCP/IP 네트워크에서 안정적이고 연결 지향적인 통신을 설정하기 위한 절차입니다.

이 절차는 클라이언트와 서버 간에 신뢰할 수 있는 연결을 설정하기 위해 세 개의 세그먼트를 교환하는 과정을 포함합니다.

Client > Server : TCP SYN
Server > Client : TCP SYN ACK
Client > Server : TCP ACK

TCP의 3-way Handshaking 역할

• 양쪽 모두 데이터를 전송할 준비가 되었다는 것을 보장하고, 실제로 데이터 전달이 시작하기 전에 한쪽이 다른 쪽이 준비되었다는 것을 알 수 있도록 한다.

• 양쪽 모두 상대편에 대한 초기 순차 일련번호를 얻을 수 있도록 한다.

  

TCP의 3-way Handshaking 과정

[STEP 1]

우선 클라이언트가 서버에 연결을 요청하는 SYN 세그먼트를 보냅니다. 이 세그먼트에는 초기 순서 번호와 윈도우 크기 정보가 포함되어 있습니다. 클라이언트는 SYN를 보내고 SYN/ACK 응답을 기다리는 SYN_SENT 상태가 됩니다.

[STEP 2]

서버는 SYN 요청을 받고 클라이언트에게 요청을 수락한다는 ACK과 SYN Flag가 설정된 세그먼트를 클라이언트에게 보냅니다. 이 세그먼트는 서버의 초기 순서 번호와 클라이언트의 초기 순서 번호에 대한 응답(ACK = 클라이언트의 초기 순서 번호 + 1)을 포함합니다. 그리고 나서 서버는 클라이언트가 다시 ACK으로 응답을 기다리는 SYN_RECEIVED 상태가 됩니다.

[STEP 3]

클라이언트는 서버의 응답을 확인하고, ACK Flag가 설정된 세그먼트를 서버에 보냅니다. 이 세그먼트는 서버의 순서 번호에 대한 응답(ACK = 서버의 초기 순서 번호 + 1)을 포함합니다. 이 절차가 완료되면 클라이언트와 서버 간에 신뢰할 수 있는 연결이 설정되고, 데이터 전송이 시작될 수 있습니다. 이때 서버와 클라이언트는 모두 ESTABLISHED 상태가 됩니다.

TCP 4-way handshake에 대해서 설명해주세요.

3-Way handshake는 TCP의 연결을 초기화 할 때 사용된다면, 4-Way handshake는 세션을 종료하기 위해 수행되는 절차입니다.

TCP의 4-way Handshaking 과정

[STEP 1]

클라이언트가 연결을 종료하겠다는 FIN Flag를 전송합니다.

[STEP 2]

서버는 일단 확인 메세지를 보내고 자신의 통신이 끝날 때까지 기다리는데 이 상태가 TIME_WAIT 상태입니다.

[STEP 3]

서버가 통신이 끝났으면 연결이 종료되었다고 클라이언트에게 FIN Flag를 전송합니다.

[STEP 4]

클라이언트는 확인했다는 메세지를 보냅니다.

만약 서버에서 FIN을 전송하기전에 전송한 패킷이 Routing 지연이나 패킷 유실로 인한 재전송 등으로 인해 FIN 패킷보다 늦게 도착하는 상황이 생기면 어떻게 될까요?

클라이언트에서 세션을 종료시킨 후 뒤늦게 도착하는 세그먼트가 있다면 이 세그먼트는 Drop되고 데이터는 유실될 것입니다. 이러한 현상을 대비하여 클라이언트는 서버로부터 FIN을 수신하더라도 일정시간(default 240초)동안 세션을 남겨놓고 잉여 패킷을 기다리는 과정을 거치게 되는데 이를 “TIME_WAIT”라고 합니다.