728x90

10. 전송 계층

UDP 프로토콜

UDP: User Datagram Protocol, 인터넷에서 사용하는 프로토콜 중 구조가 가장 간단

IP 프로토콜을 이용해 비연결형 서비스 지원

특징

비연결형 서비스 제공
헤더와 전송 데이터에 대한 체크섬 기능 제공
Best Effort 전달 방식 지원

cf. 체크섬 기능: IP 프로토콜은 데이터에 대한 변형 오류의 검출 기능x, 데이터 공간에 UDP 프로토콜의 헤더와 데이터가 캡슐화

cf. Best Effort: UDP는 IP 프로토콜에 전송한 데이터그램이 목적지까지 제대로 도착했는지 확인하지 않음

→ TCP보다 신뢰성이 떨어진다

TCP보다 데이터 처리는 빠름 → 데이터 전송 시간에 민감한 응용 환경에서 유리

1. UDP 헤더 구조

Source Port/Destination Port(송신/수신 포트)
- 송수신 프로세스에 할당된 네트워크 포트 번호
- 고유 구분자: IP 주소 + 프로세스 포트 번호의 조합
- TCP 포트 번호와 독립적으로 관리 할당
Length(길이)
- 프로토콜 헤더를 포함한 UDP 데이터그램의 전체 크기
- 단위: 바이트, 최솟값은 8(헤더 크기)
Checksum(체크섬)
- 수신 프로세스가 데이터그램 변형 오류 감지
- 헤더 + 데이터까지 계산
- 체크섬 기능은 옵션, 필드 값이 0이면 체크섬 계산 x

Length 필드: 16비트, 이론적으로 (0~2^16-1)바이트, 일반적으로 8192 바이트를 넘지 않게 사용

구조가 단순해 전송 효율이 좋음, 고속 전송이 필요한 환경에 유용

2. UDP의 데이터그램 전송

비연결형 서비스, 데이터그램 전송

데이터그램은 전송 과정에서 독립적으로 중개

반드시 목적지에 도착하는 것을 보장하지 않음

흐름 제어 기능x → 버퍼 오버플로에 의한 데이터 분실 오류 발생 가능

데이터그램 분실

분실 오류 복구 기능x, 상위 계층 스스로 데이터 분실을 확인해 복구

순서 번호 기능 x → 순서 번호와 유사한 기능을 응용 프로그램 자체적으로 구현

도착 순서 변경

전송 순서가 뒤바뀌어 수신 프로세스에 도착

각 경로에서 데이터를 얼마나 빠르게 전송할 수 있는지 예측x

순서 번호 기능이 없어서 오류 해결x

02 RTP 프로토콜

음성 영상 정보의 실시간 서비스 → 데이터그램 변형/분실 오류보다 데이터그램의 도착 순서, 수신한 패킷의 지연 간격(지터) 분포의 균일성, 데이터 압축에 의한 전송 정보량의 최소화가 중요해짐

기존의 TCP, UDP: 실시간 서비스에 적절x

TCP: 패킷의 순서와 신뢰성이 지나치게 강조, 재전송 기능과 복잡한 흐름 제어 기능
UDP: 기능이 단순 but 데이터그램의 순서 보장x

→ RTP(Real Time Protocol): UDP에 데이터그램의 순서 번호 기능 추가

유니캐스팅 + 멀티캐스팅 지원

RTP 특징

타임스탬프 방식: 데이터 순서 정렬
ALF(Application Level Framing) 방식: 응용 프로그램의 라이브러리 형태로 구현, 프로토콜 내부 버퍼의 크기를 각 응용 프로그램마다 별도로 관리
제한적인 형태로 실시간 응용 서비스 제공

1. 실시간 요구 사항

전통적인 인터넷 서비스 환경: 신뢰성이 가장 중요

실시간 서비스: 전송 시간이 중요

버퍼의 역할

데이터가 수신 호스트에 전달되는 과정에서 간격이 불규칙하게 변함

수신 호스트=지연 버퍼를 이용해 시간 간격 보정 후 수신 프로세스에 전달

버퍼링 작업→실시간 재생에서 요구하는 일정 범위보다 너무 늦게 도착한 데이터는 재생할 수 없으므로 버려짐

지연: 송신 호스트가 전송한 데이터의 출발 시간과 수신 호스트에 도착한 시간의 차이

→ 송수신 프로세스 사이의 지연 시간에 관한 문제

지터

지터 분포: 데이터그램의 도착 시간을 측정하였을 때 각 데이터그램의 도착 시간이 일정하지 않고 불규칙적으로 도착하는 정도

간격이 너무 벌어지면 사용하지 못하고 버려짐

2. RTP의 데이터 전송

RTP: UDP 위에서 구현됨

UDP의 데이터그램 분실/도착 순서 변경 오류는 RTP 자체에서 해결

응용 서비스의 종류에 따라 기능들이 추가되는 형식으로 개별적 구현 → RTP 모듈

다수의 사용자가 하나의 세션에 참여해 서로 실시간 데이터를 전송하도록 지원

세션: RTP 참가자 사이의 연관성으로 그룹을 형성하여 멀티캐스트 전송을 지원하기 위한 것

RTP 릴레이: 믹서, 트랜슬레이터

릴레이: 송수신 프로세스가 직접 데이터를 전송할 수 없을 때 데이터를 중개
믹서
- 여러 송신 프로세스로부터 RTP 데이터그램 스트림을 받아 이들을 적절히 조합하여 새로운 데이터그램 스트림 생성
- 조합된 데이터그램 스트림에 시간 정보 제공 (여러 데이터 간의 시간관계)
- 데이터그램 스트림의 믹싱
트랜슬레이터
- 입력된 각 데이터그램을 하나 이상의 출력용 RTP 데이터그램으로 만들어주는 장치
- 데이터 형식이 변할 수 있음
- 스트림에 관심x

3. RTP 헤더 구조

응용 환경과 관련된 가변 크기의 헤더 추가 가능

처음 12비트의 정보: 모든 RTP 패킷에 존재

음성과 영상 데이터의 동기에 필요한 시간 정보와 데이터그램의 분실이나 도착순서 변경 등의 오류를 검출하는 기능 제공

Source Identifier: 멀티캐스트 전송도 가능 - 누가 데이터를 전송했는지 확인하는 송신 구분자 필드
Timestamp: RTP 페이로드에 포함된 데이터의 생성 시기, 수신 프로세스에서 지연 버퍼를 사용해 타이밍 관계 조절
Version(버전): RTP의 버전 번호, 현재 2로 지정
Padding(패딩): RTP 페이로드의 마지막에 패딩 데이터가 존재하는지 여부를 나타냄, 응용 환경에서 페이로드의 크기가 특정 크기의 배수가 되어야 할 때 사용
CSRC Count: 기본 헤더 바로 뒤에 나타나는 CSRC(Countributing SouRCe) ID의 갯수
Marker(표식): 페이로드 유형에 따라 값의 의미가 결정, 보통 데이터 스트림의 경계점 표시
Payload Type(페이로드 유형): 헤더 다음에 이어지는 RTP 페이로드의 유형
Sequence Number(순서 번호): Timestamp 필드 값이 동일한 페이로드에 대해 패킷 손실이나 순서 변경과 같은 오류를 검출
SSRC Identifier(SSRC 구분자): 임의의 세션 내에서 RTP 페이로드의 발신지가 어디인지 구분하는 고유 번호

4. RTP 제어 프로토콜

RTCP, RTP Control Protocol

제어와 관련된 기능 수행

UDP를 하부 전송 계층으로 사용

주요 기능

QoS(Quality of Service)와 혼잡 제어
- 세션에서의 데이터 분배 과정에서 발생하는 서비스 품질에 관한 피드백 기능 지원
- 멀티캐스팅 과정에서 세션 멤버의 데이터 송수신 과정이 어떻게 이루어졌는지 판단
- 송신 프로세스: 전송률 등 정보, 수신 프로세스: 수신 과정에서 발생하는 패킷 분실이나 지터 등 정보
Identification(구분자)
- RTCP 패킷에는 RTCP 송신 프로세스에 관한 구분자 정보 포함
- 서로 다른 세션에서 발신된 스트림 정보들을 서로 연관시킴
세션 크기
- 세션 참가자의 수가 증가하면 RTCP 패킷의 전송률 감소
- RTCP 패킷의 트래픽이 많아지면 세션 전체의 트래픽 증가 → 제한
- 일반적으로 전체 세션 트래픽의 5% 이내로 유지되도록 알고리즘 동작

RCTP 패킷의 종류와 역할

Sender Report(SR), Receiver Report(RR): 데이터 전송 품질 피드백
Source Description(SDES): 송신 프로세스가 자신에 대한 정보를 더 많이 제공
Goodbye(BYE): 송신 프로세스가 더 이상 존재하지 않음을 의미
Applicationdefined Packet: 응용 환경에 따른 기능 점검

03 OSI TP 프로토콜

OSI에서 정의한 TP(Transport Protocol)

5개의 클래스로 서비스 분류

클래스 0: 기본 기능
클래스 1: 기본 오류 복구 기능
클래스 2: 멀티플렉싱 기능
클래스 3: ㅇ
클래스 4: 오류 검출, 오류 복구, 멀티플렉싱 기능

1. 서비스 프리미티브

TP가 제공하는 전송 서비스: 연결형, 비연결형

연결 설정: T-CONNECT, 연결 해제: T-DISCONNECT

일반 데이터: T-DATA, 긴급 데이터: T-EXPEDITED-DATA

비연결형 서비스: T-UNITDATA 프리미티브만 존재

2. 데이터 전송

T-CONNECT 요구 전송
T-CONNECT.indication 인지 → T-CONNECT.response
T-CONNECT.confirm
T-DISCONNECT.request: 한쪽의 요구에 의해 연결 해제