📘 tcp vs http

들어가기에 앞서 기초적인 단어에 대해 먼저 설명하겠다.
우선 프로토콜이란 서로 통신하기 위한 약속(규칙)이다.
TCP도 프로토콜, HTTP도 프로토콜, TLS도 프로토콜이다. 이중 우리는 오늘 TCP와 HTTP에 대해 알아보자.

OSI 7계층

뭐가 뭔지 하나도 모를것이다. 다 이해하면 힘드니 간단하게 설명하면, 네트워크 통신은 역할을 나눠 계층 구조로 동작한다. 그 계층이 7개로 나누어져 있는 거다.

이중 우리는 2개의 계층만을 다룰거다.

데이터가 안전하게 가도록 책임지는 전송 계층 (Transport Layer), 우리가 실제 사용하는 웹 규칙인 응용 계층 (Application Layer)

오늘 알아볼 TCP는 이 중에서 전송 계층에 속하고 HTTP는 응용 계층에 속한다.

즉 TCP는 데이터를 안전하게 전달하는 역할을 하고, HTTP는 그 위에서 어떤 데이터를 어떻게 주고받을지를 정의한다.

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TCP

그래서 TCP가 뭐냐?
앞서 HTTP에 대해 쓴 블로그를 보면 HTTP/1.1과 HTTP/2 모두 TCP 기반으로 동작한다며 먼저 언급을 했다. 그렇다면 여기서 자연스럽게 질문이 생긴다.

HTTP는 TCP 위에서 동작한다는 게 무슨 뜻일까?

우리가 웹에서 데이터를 주고받을 때, HTTP는 “어떤 형식으로 요청하고 응답할지”를 정하는 규칙이다.
하지만 그 요청과 응답이 인터넷을 통해 실제로 안전하게 전달되려면 누군가는 그 데이터를 책임지고 운반해야 한다.

그 역할을 하는 것이 바로 TCP다.

즉, HTTP는 대화의 내용과 형식을 정하고, TCP는 그 대화를 안전하게 전달한다.

정확하게 설명하면 HTTP는 TCP 위에서 동작하는 프로토콜이다.

연결 지향적

TCP는 데이터를 보내기 전에 먼저 연결부터 만든다. 이걸 3-Way Handshake라고 한다.

HTTP는 “비연결성”이라고 했지만, 그건 요청/응답이 끝나면 연결을 끊는 구조라는 뜻이고, TCP는 그 이전 단계에서 “아예 통신을 시작하기 전에 서로 준비가 되었는지 확인하는 과정”이 있다.

TCP는 총 3번의 신호를 주고받는다.

1️⃣ SYN (Synchronize)

클라이언트 → 서버
“나 너랑 통신하고 싶은데 가능해?”

이때 클라이언트는 자신의 초기 시퀀스 번호(ISN)를 같이 보낸다.

(시퀀스 번호는 데이터 순서를 맞추기 위한 번호)

2️⃣ SYN + ACK

서버 → 클라이언트

“ㅇㅋ 나도 준비됐어. 그리고 네 번호 잘 받았어”
서버도 자신의 시퀀스 번호를 보낸다. ACK는 “네 신호를 정상적으로 받았다”는 확인 응답이다.

3️⃣ ACK

클라이언트 → 서버

“확인. 이제 통신 시작”

마지막으로 이 신호가 가면 TCP 연결이 완전히 성립된다.

너무 복잡해 보이지만 다 이유가 있다.
우선 상대 서버가 실제로 존재하는지 확인. 즉 서버가 실제로 존재하는지 확인을 해야한다. 또한 TCP는 데이터가 순서대로 와야 하기때문에 “나 이 번호부터 시작한다?” 이런식으로 약속을 하는거다. 또한 이렇게 까다로운 과정을 거쳐야지 유실 여부 확인하고 재전송하던가 순서 보장같은 게 가능해진다는거다.

그럼 왜 HTTP는 비연결성이라고 하면서 TCP 위에서 동작할까?

둘이 역할이 다르니까.

TCP는 연결을 관리하는 프로토콜, HTTP는 요청/응답을 정의하는 프로토콜
HTTP는 TCP 위에서 동작하지만 요청 단위로 독립적이기에 비연결성이라고 한다.

신뢰성

TCP는 단순히 연결만 만드는 것이 아니라, 데이터가 정확하게 도착했는지도 확인한다.
아까 TCP가 동작과정에서 클라이언트는 자신의 시퀀스 번호(ISN)를 같이 보낸다고 하였다. 이건 있어보이려고 그러는게 아니다.
중간에 빠진 게 있으면 다시 보내달라고 요청하거나 순서가 뒤바뀌면 재정렬하는 등 잘 도착했는지 확인을 하기 위해 보내는 거다.

그럼 HTTP는?

HTTP는 이런 거 신경 쓰지 않는다.
그냥 단순히 “GET /users/1 보내고 응답으로 JSON 받는다” 이거만 생각한다.
아까 HTTP는 응용 계층이라 했잖아? 데이터가 중간에 깨졌는지, 순서가 바뀌었는지, 유실됐는지 이건 HTTP의 책임이 아니다. 그건 TCP의 영역이다.

흐름 제어 / 혼잡 제어

TCP는 무작정 빠르게 데이터를 보내지 않는다. 상대가 처리할 수 있는 만큼만 보내고, 네트워크가 혼잡하면 속도를 줄인다.

수신자가 받을 수 있는 크기를 확인(윈도우 사이즈)하고, 네트워크가 혼잡하면 전송 속도를 낮추다 문제가 없으면 점점 속도를 올린다.

즉 TCP는 정확하게 보내면서, 네트워크 상황까지 고려하는 프로토콜이다.

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TCP는 도로를 만든다. 차선도 정리하고, 신호도 맞추고, 사고가 나면 복구한다.

HTTP는 그 도로 위를 달리는 자동차다. 어디로 갈지, 어떤 목적지로 갈지 정한다.

도로가 없으면 차는 갈 수 없고, 차가 없으면 도로의 의미가 없을테니까