UDP 서버 클라이언트 개념

출처: TCP/IP 윈도우 소켓 프로그래밍(https://product.kyobobook.co.kr/detail/S000001636201)

1. UDP

TCP와 UDP는 전송 계층 프로토콜로 다음과 같은 공통점을 가진다.

• 포트 번호를 이용해 주소를 지정한다.
• 데이터 오류를 체크한다. IP의 패킷 전송 기능을 기반으로 동작하는데 전송 중 여러 원인으로 오류가 발생할 수 있다. IP는 프로토콜 동작에 필수적인 IP 헤더에 대해서만 오류를 체크하고 데이터는 체크하지 않는다. TCP, UDP는 헤더와 데이터에 대한 오류도 체크한다.

위와 같은 공통점을 제외하면 서로 상당히 다른 특징을 가지고 있다.

TCP

• 연결형 프로토콜로 연결 설정 후 통신이 가능하다.
• 신뢰성 있는 데이터 전송을 보장한다.(데이터 재전송)
• 일대일 통신(unicast)
• 데이터 경계 구분 안 함(바이트 스트림 서비스)

UDP

• 비연결형 프로토콜로 연결 설정 없이 통신이 가능하다.
• 신뢰성 없는 데이터 전송이다.(데이터 재전송 하지 않음)
• 일대일통신, 일대다통신(broadcast, multicast)
• 데이터 경계 구분함(데이터그램 서비스)

UDP의 신뢰성 없는 데이터 전송의 의미는 데이터 오류를 체크하지 않는 것이 아니다. 앞에서 말 한 것처럼 UDP는 TCP와 마찬가지로 체크섬(checksum)을 이용해 데이터 오류를 체크한다. 이 과정에서 데이터 오류가 발생하면 해당 데이터를 응용 프로그램에 전달하지 않고 폐기해린다.

신뢰성 없는 데이터 전송은 데이터 전송 과정에서 데이터 재전송과 데이터 순서 유지 작업을 하지 않는 특성 때문이라고 볼 수 있다. 따라서 UDP에서 신뢰성 있는 데이터 전송을 하려면 데이터 재전송 + 데이터 순서 유지 기능을 추가해야 하며, 흐름 제어가 없기 때문에 대량의 데이터 전송이 필요한 경우에는 흐름 제어 기능도 추가해주는 것이 좋다.

 

UDP의 이러한 특징을 소켓 함수 관점에서 정리하면 다음과 같다.

1. 연결 설정이 필요 없기 때문에 connect 함수를 사용하지 않아도 된다.
2. 프로토콜 수준에서 신뢰성 있는 데이터 전송을 보장하지 않기 때문에, 필요하다면 응용 프로그램 수준에서 신뢰성 있는 데이터 전송 기능을 구현해야 한다.
3. 간단한 소켓 함수 호출 절차만 따르면 다자 간 통신을 쉽게 구현할 수 있다.
4. 응용 프로그램에서 데이터 경계 구분을 위한 별도의 작업을 할 필요가 없다.

2. UDP 서버 클라이언트 동작 원리

UDP 서버는 멀티스레드를 사용하지 않아도 하나의 소켓으로 여러 클라이언트를 처리할 수 있다. 이는 UDP 서버는 다음과 같이 통신을 수행하기 때문이다.

1. 서버는 소켓을 생성하고 클라이언트가 데이터를 보내기를 기다린다.(특정 포트 점유 중)
2. 첫 번째 클라이언트(UDP)는 연결 설정 없이 서버와 데이터를 곧바로 주고 받는다.
3. 다음 클라이언트도 연결 설정 없이 서버와 데이터를 곧바로 주고 받는다.
4. 경우에 따라 하나의 클라이언트가 소켓을 두 개 이상 사용해 서버와 통신할 수도 있다.

3. UDP 소켓함수

UDP 소켓과 연관된 운영체제의 구조체에는 TCP 소켓과는 달리 송신 버퍼가 없다. UDP는 신뢰성 있는 데이터 전송을 보장하지 않기 때문이다.( = 송신 버퍼는 데이터 재전송, 흐름 제어 등의 기능을 할 때도 사용한다.)

UDP 응용 프로그램에서 네트워크 통신을 수행하려면 다음과 같은 요소가 결정되어야 한다.

• 프로토콜: 통신 규약으로 소켓을 생성할 때 결정한다.
• 지역 IP 주소와 포트 번호: 서버 또는 클라이언트 자신의 주소다.
• 원격 IP 주소와 원격 포트 번호: 서버 또는 클라이언트가 통신하는 상대의 주소다.

UDP 서버 클라이언트에서 사용하는 소켓 함수는 지역/원격 주소와 포트 번호를 결정하기 위한 절차이다.