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흐름 제어란?

• 수신 측이 송신 측보다 데이터 처리 속도가 빠르면 문제가 없지만, 송신 측의 속도가 빠를 경우 문제가 생긴다.

• 수신 측에서 제한된 저장 용량을 초과한 이후에 도착하는 패킷은 손실될 수 있으며, 만약 손실된다면 불필요한 추가 패킷 전송이 발생하게 된다.

• 흐름 제어는 위와 같이 송신 측과 수신 측의 TCP 버퍼 크기 차이로 인해 생기는 데이터 처리 속도 차이를 해결하기 위한 기법이다.

• TCP 버퍼

  • 송신 측은 버퍼에 TCP 세그먼트를 보관한 후 순차적으로 전송하고, 수신 측은 도착한 TCP 세그먼트를 애플리케이션이 읽을 때 까지 버퍼에 보관한다.

해결 방법

Stop and Wait

• 매번 전송한 패킷에 대해 확인 응답(ACK)를 받으면 다음 패킷을 전송하는 방법이다.

• 그러나 패킷을 하나씩 보내기 때문에 비효율적인 방법이다.

Sliding Window

• 수신 측에서 설정한 윈도우 크기만큼 송신 측에서 확인 응답(ACK) 없이 패킷을 전송할 수 있게 하여 데이터 흐름을 동적으로 조절하는 제어 기법이다.

혼잡 제어란?

• 데이터의 양이 라우터가 처리할 수 있는 양을 초과하면 초과된 데이터는 라우터가 처리하지 못한다.

• 이 때 송신 측에서는 라우터가 처리하지 못한 데이터를 손실 데이터로 간주하고 계속 재전송하여 네트워크를 혼잡하게 한다.

• 이런 상황은 송신 측의 전송 속도를 적절히 조절하여 예방할 수 있는데, 이것을 혼잡 제어라고한다.

• 정리하자면, 흐름 제어는 송 수신 측 사이의 패킷 수를 제어하는 기능이라 할 수 있으며, 혼잡 제어는 네트워크 내의 패킷 수를 조절하여 네트워크의 오버플로우를 방지하는 기능이다.

혼잡 제어 기법

AIMD(Additive Increse/Multicative Decrease)

• 우리 말로 직역하면 합 증가/곱 감소 방식이다. AIMD 방식은 처음에 패킷을 하나씩 보내고 문제 없이 도착하면 윈도우 크기를 1씩 증가시켜가며 전송한다.

• 만약, 전송에 실패하면 윈도우 크기를 반으로 줄인다.

• 윈도우 크기를 너무 조금씩 늘리기 때문에 네트워크의 모든 대역을 활용하여 제대로 된 속도로 통신하기까지 시간이 오래 걸린다는 단점이 있다.

느린 시작(Slow Start)

• AIMD 방식은 윈도우 크기를 선형적으로 증가시키기 때문에, 제대로 된 속도가 나오기까지 시간이 오래 걸린다.

• 반면, Slow Start는 윈도우의 크기를 1, 2, 4, 8, …과 같이 지수적으로 증가시키다가 혼잡이 감지되면 윈도우 크기를 1로 줄이는 방식이다.

• 이 방식은 보낸 데이터의 ACK가 도착할 때 마다 윈도우 크기를 증가시키기 때문에 처음에는 윈도우 크기가 조금 느리게 증가할지라도, 시간이 가면 갈수록 윈도우 크기가 점점 빠르게 증가한다는 장점이 있다.

빠른 재전송(Fast Retransmit)

• 패킷을 받는 수신자 입장에서는 세그먼트로 분할된 내용들이 순서대로 도착하지 않는 경우가 생길 수 있다.

• 이런 상황이 발생했을 때 수신 측에서는 순서대로 잘 도착한 마지막 패킷의 다음 순번을 ACK 패킷에 실어서 보낸다.

• 그리고 이런 중복 ACK를 3개 받으면 재전송이 이루어진다.

• 송신 측은 자신이 설정한 타임 아웃 시간이 지나지 않았어도 바로 해당 패킷을 재전송할 수 있기 때문에 보다 빠른 재전송률을 유지할 수 있다.

빠른 회복(Fast Recovery)

• 빠른 회복은 혼잡한 상태가 되면 윈도우 크기를 1로 줄이지 않고 반으로 줄이고 선형 증가시키는 방법이다. 이 방법을 적용하면 혼잡 상황을 한 번 겪고나서부터 AIMD 방식으로 동작한다.