[Network] TCP/UDP & 3-way handshake

저번 OSI 7계층에 이어서 자세히 알아볼 내용은 TCP/UDP입니다.

종강하기전에 DDOS나 IP spoofing, DNS Spoofing 등 공격 기법들을 공부하고 싶어서, 그에 대한 기초 지식으로 다시 정리해둘 예정입니다.

 

먼저 TCP는 Transmission Control Protocol로 IP 위에서 동작하는 전송계층 프로토콜입니다.

TCP의 특징은 다음과 같습니다.

1. 연결 지향
2. 신뢰성 보장
3. 순서 보장
4. 재전송
5. 흐름 제어
6. 혼잡 제어

다양한 기능들을 제공을 합니다.

TCP는 데이터를 보내기 전에 먼저 3-way handshake라는 연결을 맺습니다.

서로 통신이 원할한지 확인하는 절차라고 생각하면 됩니다.

TCP가 깊게 보면 좀 너무 깊어지긴 해서, 헤더랑 패킷만 가볍게 살펴보겠습니다.

출처 : http://www.ktword.co.kr/test/view/view.php?no=1889

Sequence Number는 데이터의 순서 번호인데, 이 순서번호를 통해서 패킷의 순서를 관리할 수 있습니다.

그리고 ACK/SYN/FIN 등 있는 부분이 flags 부분인데, 연결 상태를 제어하는 비트입니다.

가장 대표적인 SYN은 연결 시작 요청, ACK은 응답 확인, FIN은 연결 정상 종료 입니다.

방금 그림처럼 일반적으로는 SYN / SYN + ACK / ACK 순서로 진행됩니다.

Window size는 흐름제어에 사용되는 부분으로, 수신 가능한 버퍼의 크기를 나타냅니다.

checksum은 오류 검사용 값입니다/

 

데이터 통신 과목에서 엄청 깊게 들었던 기억이 납니다.

한번 와이어샤크를 켜주고 인터넷 창을 하나 켜보겠습니다.

142.251.119.95로 SYN 요청을 보낸 기록이 생깁니다

google.com에 들어갔으니 관련 주소인 듯 하고요

패킷 내용을 더 까보면, 제 특정 포트에서 구글의 443번 주소(https)로 접속하려는 패킷입니다.

seq num은 0번입니다.

그 후 응답 받은 패킷을 보겠습니다.

SYN, ACK 패킷을 받았습니다.

3-way handshake중 2단계에 해당합니다.

seq Number가 1이 되었고, FLAG가 0x12인 게 특징입니다.

그리고 여기서 잘 봐야하는게 첫번째 패킷의 Acknowledgment  Number는 3279389494였습니다.

이건 TCP에서 Sequence Number의 시작 번호를 랜덤하게 정하기 때문인데, 이게 순서대로 0부터 쌓이다보면 악의적인 사용자에게 예측 당하기 쉽기에 이런 방식을 채택합니다.

 

3번째 클라이언트 응답인 ACK 패킷입니다.

seq와 ack이 1인 게 특징입니다.

클라이언트와 서버 seq가 서로 독립적이고, ACK 번호는 상대방의 다음 Seq번호를 의미한다는걸 알면 이해가 쉬울 듯 합니다.

그 다음 패킷은

로 TLS 연결을 시작하는 패킷입니다.

seq은 1이고 ack도 1입니다.

여기서 seqment len이 2302인데 TLS  통신을 시작하는 Client Hello 패킷이기 때문입니다.

그 다음은 Server Hello가 이어지고,

ack number가 2302이 되었다는걸 확인하면 좋을 것 같습니다(서버로부터 2302바이트의 데이터를 받았기 때문)

 

패킷 분석을 통해서 TCP 핸드쉐이크와 TLS 핸드 쉐이크의 차이를 볼 수 있었습니다

 

UDP는 정말 별게 없기에 간단히만 살펴보면 다음과 같습니다.

출처 : http://www.ktword.co.kr/test/view/view.php?no=1889

헤더 구성도 다음과 같이 아주 간단합니다.

바로 연결을 맺지 않고 바로 데이터를 보내므로, 비연결형 프로토콜이라고도 합니다.

UDP가 신뢰성 있는 연결은 아니지만 무조건 불안정한 것은 아닙니다.

UDP위에서 동작하는 애플리케이션 자체에서 신뢰성있는 연결을 보장할 수도 있습니다.

QUIC는 구글에서 UDP 기반으로 만든 네트워크 프로토콜인데, 이건 자체적으로 암호화, 재전송, 흐름 제어 기능을 구현함으로써 신뢰성있는 연결을 보장합니다.

 

일단 TCP/UDP와 handshake에 관한건 여기까지 살펴보겠습니다.

QUIC가 뭔지 몰랐는데, UDP찾다보니 나와서 다음 포스팅은 QUIC를 살펴보도록 하겠습니다