[Network] TCP의 3-way handshake와 4-way handshake

TCP의 3-way handshake란?

• TCP/IP 프로토콜을 이용해서 통신을 하는 응용프로그램이 데이터를 전송하기 전에 먼저 정확한 전송을 보장하기 위해 상대방 컴퓨터와 세션을 수립하는 과정을 의미한다.
• TCP는 장치들 사이에 논리적인 접속을 성립(established)하기 위해 3-way handshake를 사용한다.

그림으로 살펴보는 3-way handshake

STEP 1.

• A 클라이언트는 B 서버에 접속을 요청하는 SYN 패킷을 보낸다. 이때 클라이언트 A는 SYN을 보내고 SYN/ACK 응답을 기다리는 SYN_SENT 상태가 되는 것이다.

STEP 2.

• B 서버는 SYN 요청을 받고 클라이언트 A에게 요청을 수락한다는 ACK와 SYN flag가 설정된 패킷을 발송하고 A가 다시 ACK로 응답하기를 기다린다. 이때 B서버는 SYN_RECEIVED 상태가 된다.

STEP 3.

• 클라이언트 A는 B 서버에게 ACK를 보내고 이후로부터는 연결이 이루어지고 데이터가 오가게 되는 것이다. 이때 B서버의 상태가 ESTABLISHED이다.

위와 같은 방식을 통해 통신하는 것이 신뢰성 있는 연결을 맺어주는 3-WAY HANDSHAKE 방식이다.

4-way handshake

• 3-way handshake는 TCP의 연결을 초기화 할 때 사용한다면, 4-way handshake는 세션을 종료하기 위해 수행되는 절차.

그림으로 살펴보는 4-way handshake

STEP 1.

• 클라이언트가 연결을 종료하겠다는 FIN 플래그를 전송한다.

STEP 2.

• 서버는 일단 확인 메시지를 보내고 자신의 통신이 끝날때까지 기다리는데 이 상태가 TIME-WAIT 상태이다.

STEP 3.

• 서버가 통신이 끝났으면 연결이 종료되었다고 클라이언트에게 FIN 플래그를 전송한다.

STEP 4.

• 클라이언트가 서버에게 확인응답 메시지를 보낸다.

부가정보

그런데 만약 서버에서 FIN을 전송하기 전에 전송한 패킷이 라우팅 지연이나 패킷 유실로 인한 재전송 등으로 인해 FIN패킷보다 늦게 도착하는 상황이 발생하면 어떻게 될까요?

• 클라이언트에서 세션을 종료시킨 후 뒤늦게 도착하는 패킷이 있다면 이 패킷은 Drop 되고 데이터는 유실될 것 입니다.
• 이러한 현상에 대비해 클라이언트는 서버로부터 FIN을 수신하더라도 일정시간(디폴트 240초) 동안 세션을 남겨놓고 잉여 패킷을 기다리는 과정을 거치게 되는데, 이를 TIME_WAIT이라고 합니다.

참고자료

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https://mindnet.tistory.com/entry/%EB%84%A4%ED%8A%B8%EC%9B%8C%ED%81%AC-%EC%89%BD%EA%B2%8C-%EC%9D%B4%ED%95%B4%ED%95%98%EA%B8%B0-22%ED%8E%B8-TCP-3-WayHandshake-4-WayHandshake

[ 네트워크 쉽게 이해하기 22편 ] TCP 3 Way-Handshake & 4 Way-Handshake