3-Way / 4-Way Handshake

네트워크 2020. 10. 4. 15:20

이전 글을 통해 TCP/IP 및 TCP, UDP에 대해 알아보았습니다.

이 글에서 TCP를 이용할 때, 통신을 하기 전에 3-Way Handshake를 통해 연결을 맺고 4-Way Handshake를 통해 연결을 끊는다고 했는데 이것에 대해 조금 더 알아봅시다.

3-Way Handshake

TCP는 장치들 사이에 논리적인 접속을 성립(establish)하기 위하여 3-Way Handshake를 사용합니다.

TCP 3-Way Handshake는 TCP/IP 프로토콜을 이용해서 통신을 하는 응용프로그램이 데이터를 전송하기 전에 먼저 정확한 전송을 보장하기 위해 상대방 컴퓨터와 사전에 세션을 수립하는 과정을 의미합니다.

즉, 3-Way Handshake의 역할은 양쪽 모두 데이터를 전송할 준비가 되었다는 것을 보장하는 것입니다.

과정에 대해 알아봅시다.

1. 클라이언트는 서버에 접속을 요청하는 SYN(Synchronize Sequence Numbers) 패킷을 보냅니다. 이때 클라이언트는 SYN을 보내고 SYN/ACK 응답을 기다리는 SYN_SENT 상태가 됩니다.

2. 서버는 SYN 요청을 받고 클라이언트에게 요청을 수락한다는 ACK와 SYN flag가 설정된 패킷을 발송하고 클라이언트가 다시 ACK로 응답하기를 기다립니다. 이때 서버는 SYN_RECEIVED 상태가 됩니다.

3. 클라이언트는 서버에게 ACK를 보내고 이후부터는 연결이 이루어지고 데이터가 오가게 됩니다. 이때 서버의 상태가 ESTABLISHED 입니다.

위와 같은 순서로 통신하는 것이 신뢰성 있는 연결을 맺어준다는 TCP의 3-Way Handshake 방식 입니다.

3-Way Handshake가 TCP의 연결을 할 때 사용한다면, 반대로 4-Way Handshake는 세션을 종료하기 위해 수행되는 절차입니다.

과정에 대해 알아봅시다.

1. 클라이언트가 연결을 종료하겠다는 FIN flag를 전송합니다.

2. 서버에서는 FIN flag를 정상적으로 받았다는 ACK를 클라이언트에 전송해줍니다. 그 후 서버는 CLOSE-WAIT 상태가 됩니다.

3. 연결을 종료한 후 클라이언트에게 FIN flag를 전송해줍니다.

4. 서버로부터 전송된 FIN flag를 받은 클라이언트는 확인을 알리는 ACK를 서버로 전송한 후, 일정 시간동안 TIME-WAIT 상태가 됩니다.

5. 클라이언트로 부터 ACK를 받은 서버는 소켓을 Close하고 두 TCP 간의 세션이 종료됩니다.

6. TIME-WAIT 상태인 클라이언트는 서버로 부터 FIN을 수신하더라도, 일정시간동안 세션을 유지하며 도착하지 않은 패킷을 기다립니다.

클라이언트가 TIME-WAIT 상태를 하게 되는 이유

서버에서 FIN을 전송하기 전에 전송한 패킷이 라우팅 지연이나 패킷 유실로 인한 재전송 등으로 인해 FIN 패킷보다 늦게 도착하는 상황이 발생한다면 어떻게 될까요?

클라이언트에서 세션을 종료시킨 후 뒤늦게 도착하는 패킷이 있다면 이 패킷은 Drop되고 데이터는 유실될 것입니다.

이러한 현상을 대비하여 클라이언트는 서버로부터 FIN을 수신하더라도 일정시간 (Default 240초) 동안 세션을 남겨두고 잉여 패킷을 기다리는 과정을 거치게 되는데 이를 TIME-WAIT라고 합니다.

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