[CS] 혼공네트 Chapter 4. 전송 계층

04-1 전송 계층 개요: IP의 한계와 포트

신뢰할 수 없는 통신과 비연결형 통신

• 네트워크 계층의 핵심 프로토콜인 IP는 크게 IP 단편화와 IP 주소 지정을 한다.
• 하지만 이외에도 IP의 한계라고 볼 수 있는 두 가지 중요한 특징은 비신뢰성 프로토콜(unreliable protocol)이자
  비연결형 프로토콜(connectionless protocol)이라는 점이다.
• 신뢰할 수 없는 통신은 IP 프로토콜이 패킷이 수신지까지 제대로 전송되었다는 보장을 하지 않는 특징을 일컫는다. 이는 통신 과정에서 패킷의 데이터가 손상되거나 중복된 패킷이 전송되었더라고 이를 확인하지 않고, 재전송도 하지 않으며, 순서대로 패킷이 도착할 것이라는 보장도 하지 않는다는 의미이다.
• 비연결형 통신은 이름 그대로 송수신 호스트 간에 사전 연결 수립 작업을 거치지 않는 특징을 의미한다.
• IP가 이러한 통신을 하는 주요한 이유는 바로 빠른 송수신을 가능하게 하기 위한 성능 때문이다.
• 모든 패킷이 제대로 전송되었는지 일일이 확인하고, 호스트 간에 연결을 수립하는 작업은 일반적으로 더 많은 시간, 대역폭, 부하가 요구되고, 이는 곧 성능상 악영향으로 이어질 수 있다.

 

IP의 한계를 보완하는 전송 계층

• 네트워크와 응용 계층 사이에 위치한 전송 계층은 신뢰할 수 있는 통신과 연결형 통신을 가능하게 하여 이러한 IP의 한계를 극복하고, 포트 번호를 통해 응용 계층의 애플리케이션 프로세스들을 식별하는 역할을 수행한다.
• 전송 계층의 연결형 프로토콜인 TCP는 이와 유사하게 두 호스트가 정보를 주고받기 전에 마치 가상의 회선을 설정하듯이 연결을 수립한다. 송수신하는 동안에는 연결을 유지하고, 송수신이 끝나면 연결을 종료할 수 있다.
• 신뢰성 있는 통신 또한 TCP를 통해 가능하다. 패킷이 수신지까지 올바른 순서대로 확실히 전달되는 것을 보장하기 위해 재전송을 통한 오류 제어, 흐름 제어, 혼잡 제어 등 다양한 기능들을 제공한다.
• 때로는 비교적 높은 성능을 위해 신뢰할 수 없는 통신, 비연결형 통신을 지원하는 프로토콜이 필요할 때가 있기 때문에, 전송 계층에는 UDP라는 프로토콜도 존재한다.
  • UDP는 신뢰할 수 없는 통신, 비연결형 통신을 가능하게 하는 전송 계층의 프로토콜로 TCP보다는 비교적 빠른 전송이 가능하다.
  • 동영상 스트리밍 서비스나 실시간 영상 통화처럼 한두 개의 패킷 손실은 감수하더라도 빠른 전송이 우선시 되는 경우도 있기 때문이다.

 

응용 계층과의 연결 다리, 포트

• 패킷은 실행 중인 특정 애플리케이션 프로세스까지 전달되어야 한다.
• 만약 어떤 패킷을 수신할 애플리케이션에 대한 정보가 패킷에 포함되어 있지 않다면 해당 패킷을
  어떤 애플리케이션에 전달해야 할지 알 수 없다.
• 따라서 패킷에 특정 애플리케이션을 식별할 수 있는 정보가 포함되어 있어야 하는데, 이를 포트(port)라고 한다.
• 전송 계층에서는 포트 번호, 즉 패킷 내 수신지 포트와 송신지 포트를 통해 송수신지 호스트의 애플리케이션을 식별한다.
• 포트 번호는 16비트로 표현 가능하며, 사용 가능한 포트의 수는 2^16(65536)개이다. (0~65535번 포트)

포트 번호는 번호의 범위에 따라 세 종류로 나뉜다.

• 0번부터 1023번까지의 포트 번호는 잘 알려진 포트(well known port)이며 시스템 포트라 부르기도 한다.

잘 알려진 포트의 대표적 예시

• 포트 번호 1024번부터 49151번까지는 등록된 포트(registered port) 번호이다.
• 흔히 사용되는 애플리케이션 프로토콜에 할당하기 위해 사용된다.

• 포트 번호 49152부터 655335번까지는 동적포트(dynamic port), 사설 포트, 임시 포트 라고 부른다.
• 서버로서 동작하는 프로그램은 일반적으로 잘 알려진 포트와 등록된 포트로 동작하는 경우가 많다.
• 반면에 클라이언트로서 동작하는 프로그램은 동적 포트 번호 중에서 임의의 번호가 할당되는 경우가 많다.
• 포트 번호를 통해 실행 중인 특정 애플리케이션을 식별할 수 있으므로, IP 주소와 포트 번호에 대한 정보가 함께 주어지면 특정 호스트에서 실행중인 특정 애플리케이션 프로세스를 식별할 수 있기 때문에 IP 주소:포트번호 형식으로 IP 주소와 함께 표기된다.

정리

• 전송 계층은 신뢰할 수 있는 연결형 통신이 가능한 프로토콜(TCP)을 제공하기에 네트워크 계층의 한계를 보완할 수 있고, 포트를 통해 응용 계층의 애플리케이션을 식별함으로써 응용 계층과의 연결 다리 역할을 수행한다.

 

포트 기반 NAT

• 지난 3장에서 NAT란 IP 주소를 변환하는 기술이며, 주로 네트워크 내부에서 사용되는 사설 IP 주소와 네트워크 외부에서 사용되는 공인 IP 주소를 변환하는데 사용된다고 했는데, 이러한 변환을 위해 주로 사용되는 것이 NAT 변환 테이블이다.

• NAT 변환 테이블을 보면 변환의 대상이 되는 IP 주소가 일대일로 대응되어 있다.
• 하지만 사설 IP 주소와 공인 IP 주소가 일대일로 대응된다면 네트워크 내부에서 사용되는 사설 IP 주소의 수만큼 공인 IP 주소가 필요하기 때문에 이 방식은 무리가 있다.
• 따라서 오늘날 대중적으로 사용되는 NAT 기술은 대부분 다수의 사설 IP 주소를 그보다 적은 수의 공인 IP 주소로 변환하는데, 여기서 포트가 활용된다.

 

NAPT(Network Address Port Translation)

• NAPT는 포트를 활용해 하나의 공인 IP 주소를 여러 사설 IP 주소가 공유할 수 있도록 하는 NAT의 일종이다.
• NAT 테이블에 변환할 IP 주소 쌍과 더불어 포트 번호도 함께 기록하고, 변환한다.
• 이처럼 네트워크 외부에서 사용할 IP 주소가 같더라도 포트 번호가 다르면 네트워크 내부의 호스트를 특정할 수 있기 때문에, 다수의 사설 IP 주소를 그보다 적은 수의 공인 IP 주소로 변환할 수 있게 되므로, N:1로 관리할 수 있게 된다.

 

포트 포워딩

• 네트워크 내 특정 호스트에 IP 주소와 포트 번호를 미리 할당하고, 해당 IP 주소:포트 번호로써 해당 호스트에게 패킷을 전달하는 기능.
• 주로 네트워크 외부에서 네트워크 내부로 통신을 시작할 때, 네트워크 내부의 서버를 외부에서 접속할 수 있도록 접속 정보를 공개하 위해 자주 사용된다.

 

ICMP(Internet Control Message Protocol)

• IP의 신뢰할 수 없는 전송 특성과 비연결형 전송 특성을 보완하기 위한 네트워크 계층의 프로토콜.
• IP 패킷의 전송 과정에 대한 피드백 메시지를 얻기 위해 사용하는 프로토콜.
  1. 전송 과정에서 발생한 문제 상황에 대한 오류 보고 메시지
  2. 네트워크에 대한 진단 정보 메시지
• ICMP 메시지는 타입과 코드로 정의되며, ICMP 패킷 헤더에 포함되어 있는 정보이다.
• 패킷 헤더의 타입 필드에는 ICMP 메시지의 유형이 번호로 명시되고, 코드 필드에는 구체적인 메시지 내용이 번호로 명시된다.

• 유의할 점은 ICMP가 IP의 신뢰성을 보장하는 것은 아니라는 것이다. ICMP는 어디까지나 IP의 신뢰할 수 없는 특성을 보완하기 위한 '도우미' 역할만을 할 뿐, 여전히 IP 패킷은 수신지까지 도달하지 못하거나 ICMP 메시지를 담은 패킷 자체가 송신지까지 되돌아오지 못 할 수 있다.(RFC 792)
• 신뢰성을 완전히 보장하기 위해서는 앞서 말한 전송 계층의 프롵토콜이 필요하다.

 

04-2 TCP와 UDP

TCP 통신 단계와 세그먼트 구조

• TCP(Transmission Control Protocol)는 신뢰할 수 있는 통신을 위한 연결형 프로토콜.
• 통신의 연결 수립과 종료 과정이 있고, 오류 제어를 위한 재전송, 흐름 제어, 혼잡 제어 등의 관련 기능들이 있다.
• TCP 통신을 크게 세 단계로 나누면 다음과 같다.

• MSS(Maximum Segment Size)라는 단위는 TCP로 전송할 수 있는 최대 페이로드 크기를 의미한다.
  • 단, MSS의 크기를 고려할 때 TCP 헤더 크기는 제외.
  • 헤더 크기까지 포함했던 단위인 MTU와는 대조적이다.

TCP 세그먼트 헤더 구조

• 송수신지 포트: 송신지 또는 수신지 애플리케이션을 식별하는 포트 번호가 명시되는 필드.
• 순서 번호: 송수신되는 세그먼트의 올바른 순서를 보장하기 위해 세그먼트 데이터의 첫 바이트에 부여되는 번호.
  • 연결 수립 이후 데이터를 송신하는 동안 순서 번호는 송신한 바이트를 더해 가는 형태로 누적값을 가진다.
  • 순서 번호 = 초기 순서 번호 + 송신한 바이트 수
• 확인 응답 번호: 상대 호스트가 보낸 세그먼트에 대한 응답으로, 다음으로 수신하기를 기대하는 순서 번호가 명시.
  • 순서 번호에 대한 응답으로, 일반적으로 '수신한 번호 + 1'로 설정된다.
• 제어 비트: 플래그 비트라고도 부르며, 현재 세그먼트에 대한 부가 정보를 나타낸다.
  • ACK: 세그먼트의 승인을 나타내기 위한 비트
  • SYN: 연결을 수립하기 위한 비트
  • FIN: 연결을 종료하기 위한 비트
• 윈도우: 수신 윈도우의 크기가 명시. 수신 윈도우란 한 번에 수신하고자 하는 데이터의 양.

 

TCP 연결 수립과 종료

연결 수립: 쓰리 웨이 핸드셰이크(three-way handsake)

• 세 개의 단계로 이루어진 TCP의 연결 수립 과정.

• 처음 연결을 시작하는 호스트의 연결 수립 과정을 액티브 오픈이라 하며, 클라이언트에 의해 수행된다.
• 반대로 연결 요청을 받고 나서 요청에 따라 연결을 수립해 주는 호스트의 연결 수립 과정을 패시브 오픈이라고 하며, 서버에 의해 수행된다.

 

• 쓰리 웨이 핸드셰이크를 통해 연결을 수립한 뒤 데이터 송수신이 끝났다면, 연결을 종료해야 한다.
• 송수신 호스트가 FIN과 ACK를 주고받으며 이루어진다.

• 액티브 클로즈는 먼저 연결을 종료하려는 호스트에 의해 수행된다.
• 반면 패시브 클로즈는 연결 종료 요청을 받아들이는 호스트에 의해 수행된다.

 

TCP 상태

• TCP는 연결형 통신과 신뢰할 수 있는 통신을 유지하기 위해 다양한 '상태'를 유지한다.
• 상태는 현재 어떤 통신 과정에 있는지를 나타내는 정보로, TCP는 상태를 유지하고 활용한다는 점에서
  스테이트풀(stateful) 프로토콜이라고도 부른다.

1. 연결이 수립되지 않은 상태
   • CLOSED: 아무런 연결이 없는 상태.
   • LISTEN: 일종의 연결 대기 상태. 일반적으로 서버로서 동작하는 패시브 오픈 호스트는 LISTEN 상태를 유지.
   • 즉, 액티브 오픈 호스트(클라이언트)가 LISTEN 상태인 호스트(서버)에게 SYN 세그먼트를 보내면 쓰리 웨이 핸드셰이크가 시작.
2. 연결 수립 상태
   • SYN-SENT: 액티브 오픈 호스트가 SYN 세그먼트를 보낸 뒤 그에 대한 응답인 SYN + ACK 세그먼트를 기다리는 상태.
   • SYN-RECEIVED: 패시브 오픈 호스트가 SYN + ACK 세그먼트를 보낸 뒤 그에 대한 ACK 세그먼트를 기다리는 상태.
   • ESTABLISHED: 연결이 확립되었음을 나타내는 상태로 데이터를 송수신할 수 있는 상태.
     쓰리 웨이 핸드셰이크 관정에서 두 호스트가 마지막 ACK 세그먼트를 주고받으면 ESTABLISHED 상태로 접어들게 된다.
3. 연결 종료 상태
   • FIN-WAIT-1: 일반적인 TCP 연결 종료 과정에 있어 FIN-WAIT-1은 연결 종료의 첫 단계. FIN 세그먼트로서 연결 종료 요청을 보낸 액티브 클로즈 호스트는 FIN-WAIT-1 상태로 접어들게 된다.
   • CLOSE-WAIT: 종료 요청인 FIN 세그먼트를 받은 패시브 클로즈 호스트가
     그에 대한 응답으로 ACK 세그먼트를 보낸 후 대기하는 상태.
   • FIN-WAIT-2: FIN-WAIT-1 상태에서 ACK 세그먼트를 받게 되면 FIN-WAIT-2 상태가 된다.
     상대 호스트의 FIN 세그먼트를 기다리는 상태.
   • LAST-ACK: CLOSE-WAIT 상태에서 FIN 세그먼트를 전송한 뒤 이에 대한 ACK 세그먼트를 기다리는 상태.
   • TIME-WAIT: 액티브 클로즈 호스트가 FIN 세그먼트를 수신한 뒤, 이에 대한 ACK 세그먼트를 전송한 뒤 접어드는 상태.
     패시브 클로즈 호스트가 마지막 ACK 세그먼트를 수신하면 CLOSED 상태로 전이하는 반면, TIME-WAIT 상태에 접어든 액티브 클로즈 호스트는 일정 시간을 기다린 뒤 CLOSED 상태로 전이한다.
   • CLOSING: 동시에 연결을 종료하려 할 때 전이되는 상태. 서로가 FIN 세그먼트를 보내고 받은 뒤 각자 그에 대한 ACK 세그먼트를 보냈지만, 아직 자신의 FIN 세그먼트에 대한 ACK 세그먼트를 받지 못했을 때 접어드는 상태.
     양쪽 모두가 연결 종료를 요청하고, 서로의 종료 응답을 기다린 경우 CLOSING 상태로 접어드는 경우, ACK 세그먼트를 수신한다면 각자 TIME-WAIT 상태로 접어든 뒤 종료하게 된다.

 

UDP 데이터그램 구조

• UDP(User Datagram Protocol)는 TCP와 달리 비연결형 통신을 수행하는 신뢰할 수 없는 프로토콜.
• 그래서 연결 수립 및 해제, 재전송을 통한 오류 제어, 혼잡 제어, 흐름 제어 등을 수행하지 않는다.
• TCP처럼 상태를 유지하지도 않아 UDP를 스테이트리스(stateless) 프로토콜의 일종이라고도 한다.
• UDP 데이터그램 주고는 TCP에 비해 제공하는 기능이 적은 만큼 필드도 단순하다.

• 송수신지 포트: 송수신지 포트 번호가 담긴다.
• 길이: 헤더를 포함한 UDP 데이터그램의 바이트가 담긴다.
• 체크섬: 데이터그램 전송 과정에서 오류가 발생했는지 검사하기 위한 필드. 수신지는 이 필드의 값을 토대로 데이터그램의 정보가 훼손되었는지를 판단하고, 문제가 있다고 판단한 데이터그램은 폐기한다.
• UDP는 TCP에 비해 적은 오버헤드로 패킷을 빠르게 처리할 수 있다. 그래서 주로 실시간 스트리밍 서비스, 인터넷 전화처럼 실시간성이 강조되는 상황에서 TCP보다 더 많이 쓰인다.
• TCP의 전송방식이 수신지에 '하나씩 확실하게 전달하는' 것과 같다면,
  UDP의 전송방식은 수신지에 패킷들을 '빠르게 마구 던지는' 것과 같으며,
  그 과정에서 패킷이 손실되거나 패킷의 순서가 바뀔 수도 있다.

 

04-3 TCP의 오류∙흐름∙혼잡 제어

TCP의 데이터 송수신 과정에서의 오류 제어, 흐름 제어, 혼잡 제어는 모두 TCP의 신뢰성을 보장하기 위한 기능이다.
TCP는 재전송을 기반으로 다양한 오류를 제어하고, 흐름 제어를 통해 처리할 수 있을 만큼의 데이터만을 주고받으며,
혼잡 제어를 통해 네트워크가 혼잡한 정도에 따라 전송량을 조절한다.

오류 제어: 재전송 기법

• 신뢰성 보장을 위해 오류를 제어할 수 있어야 한다.
• 이를 위해 TCP는 잘못된 세그먼트를 재전송하는 방법을 사용한다.
• 체크섬 필드는 세그먼트의 훼손 여부만 나타내기 때문에 신뢰성을 보장하기는 부족하다.
  • 체크섬 닶이 잘못되었다면 호스트는 해당 패킷을 읽지 않고 폐기하기 때문이다.
• TCP가 신뢰성을 제대로 보장하려면
  • 송신 호스트가 송신한 게스먼트에 문제가 발생했음을 인지할 수 있어야 한다.
  • 오류를 감지하게 되면 해당 세그먼트를 재전송할 수 있어야 한다.
• TCP가 오류를 검출하고 세그먼트를 재전송하는 상황 두 가지
  1. 중복된 ACK 세그먼트를 수신했을 때
  2. 타임아웃이 발생했을 때

1. 중복된 ACK 세그먼트를 수신했을 때

• 수신 호스트 측이 받은 세그먼트의 순서 번호 중에서 일부가 누락되었다면 중복된 ACK 세그먼트를 전송한다.

• RTT(Round Trip Time): 메시지를 전송한 뒤 그에 대한 답변을 받는 데까지 걸리는 시간

 

2. 타임아웃이 발생했을 때

• TCP 세그먼트를 송신하는 호스트는 모두 재전송 타이머(retransmission timer)라는 값을 유지한다.
• 타임아웃(timeout): 호스트가 세그먼트를 전송할 떄마다 재전송 타이머를 시작하게 되는데, 이 타이머의 카운트다운이 끝난 상황.
• 타임아웃이 발생할 때까지 ACK 세그먼트를 받지 못하면 세그먼트가 상대 호스트에게 정상적으로 도착하지 않았다고 간주하여 세그먼트를 재전송한다.

 

ARQ(Automatic Repeat Request): 자동 재전송 요구

• 수신 호스트의 답변(ACK)과 타임아웃 발생을 토대로 문제를 진단하고, 문제가 생긴 메시지를 재전송함으로써 신뢰성을 확보하는 방식.
• Stop-and-Wait ARQ, Go-Back-N ARQ, Selective Repeat ARQ 가 대표적인 세 가지 ARQ 방식이다.

 

Stop-and-Wait ARQ

• ARQ 중 가장 단순한 방식으로, 제대로 전달했음을 확인하기 전까지는 새로운 메시지를 보내지 않는 방식.
• 메시지를 송신하고, 이에 대한 확인 응답을 받고, 다시 메시지를 송신하고, 이에 대한 확인 응답을 받는 것을 반복.
• 단순하고 높은 신뢰성을 보장하는 방식이지만, 네트워크의 이용 효율이 낮아지고 성능의 저하로 이어질 수 있다.

 

Go-Back-N ARQ

• 파이프라이닝 방식을 활용해 여러 세그먼트를 전송하고, 도중에 잘못 전송된 세그먼트가 발생할 경우 해당 세그먼트부터 전부 다시 전송하는 방식.
• 파이프라이닝(pipelining): 연속해서 메시지를 전송할 수 있는 기술
• 순서 번호 n+2번 세그먼트가 전송 과정에서 유실되었다면, 수신 호스트는 그 외 모든 세그먼트를 올바르게 수신했다 해도 이를 폐기.
• 송신 호스트는 n+2번 세그먼트에 대한 ACK 세그먼트를 받지 못했기에 타임아웃이 발생하고, 잘못된 송신이 있음을 인지.
• 따라서 ACK 세그먼트를 수신받지 못한 n+2번 세그먼트부터 다시 전송하게 된다.
• 이를 통해 Go-Back-N ARQ에서 순서 번호 n번에대한 ACK 세그먼트는 'n번까지의' 확인 응답이라고 볼 수 있으며, ACK 세그먼트를 누적 확인 응답(CACK: Cumulative Acknowledgement)라고 한다.

• 빠른 재전송(fast retransmit): 재전송 타이머가 만료되기 전이라도 세 번의 ACK 세그먼트가 수신되었다면 해당 세그먼트를 곧바로 재전송하는 기능.

 

Selective Repeat ARQ

• 선택적으로 재전송하는 방법.
• 수신 호스트 측에서 제대로 전송받은 각각의 패킷들에 대해 ACK 세그먼트를 보내는 방식 -> 개별 확인 응답(Selective Acknowledgement)
• 송신 호스트는 올바르게 수신받지 못한 ACK 세그먼트가 있는지 검사하고, 만일 응답받지 못한 세그먼트가 존재한다면 해당 세그먼트를 재전송한다.

 

흐름 제어: 슬라이딩 윈도우

• TCP의 흐름 제어는 송신 호스트가 수신 호스트의 처리 속도를 고려하며 송수신 속도를 균일하게 유지하는 것을 의미.
• 윈도우: 송신 호스트가 파이프라이닝 할 수 있는 최대량. 윈도우의 크기만큼 확인 응답을 받지 않고도 한 번에 전송 가능하다.
• 수신 호스트는 TCP 헤더(윈도우 필드)를 통해 송신 호스트에게 자신이 받아들이고자 하는 데이터의 양을 알림.
• 송신 호스트는 이 정보를 바탕으로 수신 호스트의 처리 속도와 발맞춰 균일한 속도로 세그먼트를 전송.
• 슬라이딩 윈도우: 파이프라이닝 과정에서 송수신 윈도우가 점차 오른쪽으로 미끄러지듯 움직이는 오늘날의 TCP 흐름 제어.

 

혼잡 제어(congestion control)

• 많은 트래픽으로 인해 패킷의 처리 속도가 틎어지거나 유실될 우려가 있는 네트워크 상황을 제어하기 위한 기능.
• 송신 호스트는 네트워크 혼잡도를 판단하고 혼잡한 정도에 맞춰 유동적으로 전송량을 조절하며 전송한다.
• 혼잡 윈도우: 혼잡 없이 전송할 수 있을 법한 데이터양.
• 혼잡 윈도우의 크기는 혼잡 제어 알고리즘을 통해 결정된다.

 

혼잡 제어 알고리즘

AIMD(Addictive Invcrease/Multiplicative Decrease)

• '합으로 증가, 곱으로 감소'
• 혼잡이 감지되지 않는 다면 혼잡 윈도우를 RTT마다 1씩 선형적으로 증가하고,
• 혼잡이 감지되면 혼잡 윈도우를 절반으로 떨어뜨리는 동작을 반복하는 톱니모양의 알고리즘.
• AIMD 알고리즘을 더 정교하게 만들 혼잡 제어 알고리즘 세 가지
  1. 느린 시작
  2. 혼잡 회피
  3. 빠른 회복

느린 시작(slow start) 알고리즘

• AIMD 방식은 처음 연결이 수립된 뒤 혼잡 윈도우 크기가 증가되는 속도가 느리다.
• 선형적으로 혼잡 윈도우를 증가시키므로 초기 전송 속도가 확보되지 않는 것.
• 느린 시작 알고리즘은 혼잡 윈도우를 1부터 시작해 문제없이 수신된 ACK 세그먼트 하나당 1씩 증가시키는 방식.
• 결과적으로 혼잡 윈도우는 RTT 마다 2배씩 지수적으로 증가하기 때문에 초기 전송 속도를 어느 정도 빠르게 확보할 수 있다.

• 하지만 혼잡 윈도우를 언제까지나 지수적으로 증가시킬 수는 없다. 언젠가는 혼잡 상황을 마주할 확률이 높아지기 때문이다.
• 느린 시작 임계치(threshold): 느린 시작 알고리즘을 사용할 때 함께 사용하는 값.
• 혼잡 윈도우 값이 계속 증가하다가 느린 시작 임계치 이상이 되거나, 타임아웃이 발생하거나, 세 번의 중복된 ACK 세그먼트가 발생하여 혼잡이 감지되면 다음 세 가지 방법 중 하나를 선택한다.

 

혼잡 회피

• RTT마다 혼잡 윈도우를 1MSS(Maximum Segment Size)씩 증가시키는 알고리즘.
• 혼잡 윈도우 크기를 선형적으로 증가.
• 느린 시작 임계치를 넘어선 시점부터는 혼잡이 발생할 우려가 있으니 조심해서 혼잡 윈도우를 증가시키는 방식.

• 혼잡 회피 도중 타임아웃이 발생하면 혼잡 윈도우 값은 1로, 느린 시작 임계치는 호잡이 감지된 시점의 혼잡 윈도우 값의 절반으로 초기화한 뒤 다시 느린 시작을 수행한다.
• 혼잡 회피 도중 세 번의 중복 ACK 세그먼트가 발생되었을 때는 혼잡 윈도우 값과 느린 시작 임계치를 대략 절반으로 떨어뜨린 뒤 빠른 회복 알고리즘 수행한다.
• 이때 타임아웃이 발생한 세그먼트나 세 번의 중복 ACK 세그먼트가 발생한 세그먼트는 재전송한다.

 

빠른 회복

• 세 번의 중복된 ACK 세그먼트를 수신하면 빠른 재전송과 더불어 빠른 회복 알고리즘이 수행된다.
• 빠른 회복 알고리즘은 세번의 중복 ACK 세그먼트를 수신했을 때 느린 시작은 건너뛰고 혼잡 회피를 수행하는 알고리즘으로 빠르게 전송률을 회복하기 위한 알고리즘이다.
• 단, 빠른 회복 도중이라도 타임아웃이 발생하면 혼잡 윈도우 크기는 1로, 느린 시작 임계치는 혼잡이 감지된 시점의 절반으로 떨어뜨린 후 다시 느린 시작을 수행한다.