오늘은 패킷 순서 제어 기법에 대해 알아보려 합니다. 네트워크 통신 시에 전송되는 패킷들은 순서대로 도착하지 않을 수 있습니다. 이 때 패킷의 순서를 제어하는 기법들이 사용되는데, 이를 통해 데이터의 손상이나 손실을 방지하고 정확한 전달을 보장할 수 있습니다. 이러한 기법은 네트워크 성능을 향상시키는 데 중요한 역할을 합니다. 아래 글에서 자세하게 알아봅시다.
1. 무순서 데이터의 문제점
1.1 패킷 손상
무순서 데이터를 전송할 경우, 패킷이 손상될 수 있습니다. 이는 데이터 전달 중에 발생하는 오류로 인해 발생할 수 있으며, 패킷의 일부 또는 전체가 손상될 수 있습니다. 이러한 경우, 패킷 순서가 중요한 데이터의 경우 유실된 패킷이나 손상된 패킷 때문에 데이터의 무결성이 보장되지 않을 수 있습니다.
1.2 패킷 손실
패킷이 무순서로 도착할 때는, 패킷이 전혀 도착하지 않을 수도 있습니다. 이는 패킷이 네트워크 상의 경로에서 유실되는 것이며, 패킷 순서 제어 기법이 없는 경우에는 송신자는 이를 감지하지 못하고 전송을 계속하게 됩니다. 이는 데이터의 일관성과 완전성을 보장하지 못하게 되며, 수신자는 정확한 데이터를 받지 못하게 됩니다.
패킷 순서 제어
2. 시퀀스 번호를 통한 패킷 순서 제어
2.1 시퀀스 번호 할당
패킷 순서 제어를 위해서는 송신자가 전송하는 패킷에 시퀀스 번호를 부여해야 합니다. 시퀀스 번호는 패킷의 순서를 식별하는 역할을 수행하며, 송신자는 시퀀스 번호에 따라 패킷을 전송합니다. 이 때 시퀀스 번호는 1부터 시작하여 패킷을 전송할 때마다 1씩 증가시키는 방식을 사용합니다.
2.2 패킷 재조립
수신자는 송신자로부터 전달받은 패킷들의 시퀀스 번호를 확인하여 패킷을 정확한 순서로 재조립합니다. 이를 위해 수신자는 패킷을 받아들일 때마다 시퀀스 번호를 확인하고, 이전에 받아들인 패킷의 시퀀스 번호와 비교하여 순서에 맞게 재조립합니다. 만약 시퀀스 번호가 예상하는 순서와 일치하지 않는다면, 수신자는 전송자에게 다시 해당 패킷을 요청하여 전송을 다시하도록 합니다.
3. 윈도우 기법을 이용한 패킷 순서 제어
3.1 윈도우 크기
윈도우 기법은 송신자와 수신자 간의 현재 전송 가능한 범위를 나타내는 윈도우 크기(Window Size)를 사용하여 패킷 순서를 제어하는 방법입니다. 송신자는 일정 범위 내의 패킷을 전송하고, 수신자는 수신 가능한 범위 내의 패킷을 받아들입니다. 이 때 윈도우 크기는 수신자가 한 번에 받아들일 수 있는 패킷의 개수를 나타내며, 크기가 클수록 한 번에 많은 패킷을 전송할 수 있습니다.
3.2 슬라이딩 윈도우
슬라이딩 윈도우(Sliding Window)는 윈도우 크기를 이용하여 패킷의 순서를 제어하는 방식 중 하나입니다. 송신자는 윈도우 크기 내의 패킷을 전송하고, 수신자는 수신 가능한 범위 내의 패킷을 받아들입니다. 수신자는 패킷을 정확한 순서로 재조립하여 상위 계층으로 전달하고, 송신자는 수신자로부터 확인 응답을 받으면 윈도우를 한 칸씩 이동시킵니다. 이러한 동작을 반복하면서 패킷들이 순서대로 전송되고, 패킷의 손상이나 유실이 발생하면 해당 패킷을 다시 전송할 수 있습니다.
마치며
무순서 데이터의 문제점을 해결하기 위해 패킷 순서 제어 기법이 사용됩니다. 시퀀스 번호를 할당하여 패킷의 순서를 식별하고, 패킷을 정확한 순서로 재조립하는 방식을 사용합니다. 윈도우 기법을 이용하면 송신자와 수신자 간의 현재 전송 가능한 범위를 나타내는 윈도우 크기를 설정하여 패킷의 순서를 제어할 수 있습니다. 이를 위해 슬라이딩 윈도우를 사용하여 패킷의 손상이나 유실이 발생하면 해당 패킷을 다시 전송할 수 있습니다.
추가로 알면 도움되는 정보
1. 송신자와 수신자 간의 RTT(Round Trip Time)를 고려하여 윈도우 크기를 동적으로 조절할 수 있습니다.
2. 패킷의 손상이나 유실이 발생할 경우, 송신자는 타임 아웃(Time-out)을 기다리지 않고 해당 패킷을 다시 전송할 수 있습니다.
3. 패킷의 순서를 제어하기 위해 송신자는 대부분 순차적인 시퀀스 번호를 사용하며, 수신자는 패킷의 시퀀스 번호를 확인하여 자신이 받아들일 패킷임을 확인합니다.
4. 패킷의 손상을 감지하기 위해 패리티 비트(Parity Bit) 또는 체크섬(Checksum)을 사용할 수 있습니다.
5. 패킷의 순서를 제어하기 위해 ACK(Acknowledgements) 또는 NACK(Non-Acknowledgements) 메시지를 사용할 수 있으며, 순서 제어에 대한 다양한 프로토콜이 존재합니다.
놓칠 수 있는 내용 정리
패킷의 순서 제어는 데이터 통신에서 중요한 역할을 합니다. 데이터의 무결성과 완전성을 보장하기 위해 패킷의 손상과 유실을 방지하고, 슬라이딩 윈도우를 이용하여 패킷의 순서를 제어할 수 있습니다. 시퀀스 번호를 할당하여 패킷을 정확한 순서로 재조립하고, 윈도우 크기를 동적으로 조절함으로써 패킷의 손상과 유실을 감지하고 복구할 수 있습니다. 이러한 패킷 순서 제어 기법은 데이터 통신에서 성능과 신뢰성을 향상시키는 데 도움이 됩니다.