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3 Way Handshake와 4 Way Handshake는 무엇인가요?

Table of contents

  1. 3-way handshake란?
    1. Client State
    2. 3-way handshake 과정
  2. 4-way handshake란?
    1. Client State
    2. 4-way handshake 과정

핵심

3-way handshake의 경우 연결을 수립하는 과정에서 진행되고 4-way handshake의 경우 연결을 해제하는 과정에서 진행됩니다.

3-way handshake는 클라이언트가 SYN 패킷을 서버에 전송에 연결을 요청하면 서버는 ACK와 SYN 패킷으로 응답합니다.

그리고 클라이언트가 연결 확정을 위한 ACK 패킷을 보내면서 마무리됩니다.

이 과정이 3번에 걸쳐 이루어져 3-way handshake라 불립니다.

4-way handshake는 연결을 해제할때 진행됩니다.

연결 해제를 위해 FIN 패킷을 전송합니다.

FIN 패킷을 받은 쪽은 ACK 패킷으로 우선 응답합니다.

남은 작업을 마치고 FIN 패킷을 연결 해제를 요청했던 쪽으로 전송합니다.

연결 해제 요청을 했던 쪽은 ACK를 응답함으로서 마무리됩니다.

3-way handshake란?

TCP/IP 프로토콜을 이용해서 통신을 하는 응용프로그램이 데이터를 전송하기 전에 먼저 정확한 전송을 보장하기 위해 상대방 컴퓨터와 사전에 세션을 수립하는 과정이다.

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Client State

  1. CLOSED : 데이터를 주고 받기 전 연결이 안된 기본 상태를 의미한다.

  2. SYN-SENT : 클라이언트 측에서 SYN을 보냈다는 상태, 서버측의 응답을 기다리고 있는 상태를 의미한다.

  3. LISTEN : CLOSED 상태에 있던 서버가 데이터를 받을 준비가 되어 대기하는 상태를 의미한다.

  4. SYN-RECEIVED : 클라이언트 측에서 보낸 SYN을 서버 측에서 잘 받았다는 상태를 의미한다.

  5. ESTABLISHED : 연결이 성공적으로 되었다는 상태를 의미한다. 클라이언트 측에선 서버의 응답을 받으면 해당 상태가 되고, 서버 측에선 응답을 보내고 다시 클라이언트 측에서 데이터를 보내면 해당 상태가 된다.

3-way handshake 과정

1️⃣ Client → Server : SYN

클라이언트는 서버와 커넥션을 연결하기 위해 SYN 을 보낸다.

PORT 상태

  • Client : CLOSED → SYN_SENT
  • Server : LISTEN

2️⃣ Server → Client : ACK+SYN

서버가 SYN 을 받고, 클라이언트로 받았다는 신호인 ACK 와 SYN 패킷을 보낸다.

PORT 상태

  • Client : CLOSED
  • Server : SYN_RECEIVE

3️⃣ Client → Server : ACK

클라이언트는 서버의 응답은 ACK와 SYN 패킷을 받고, ACK를 서버로 보낸다.

마지막으로 접속 요청 프로세스가 수락 확인을 보내 연결을 맺는다.

이때, 전송할 데이터가 있으면 이 단계에서 데이터를 전송할 수 있다.

PORT 상태

  • Client : ESTABLISED
  • Server : SYN_Receive → ESTABLISED

4-way handshake란?

4-Way Handshake은 연결을 해제 (Connecntion Termination)하는 과정이다.

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Client State

  1. FIN-WAIT : 클라이언트 측에서 서버에 연결을 해제하겠다고 신호를 보낸 상태를 의미한다.

  2. CLOSE-WAIT : 서버 측에서 클라이언트로 부터 연결을 해제하겠다 신호를 받은 상태이며, 아직 전송이 끝날 때까지 대기하는 상태이다. 이러한 대기하는 상태는 전송이 끝나지 않은 데이터의 손실을 예방해준다.

  3. LAST-ACK : 서버 측에서 전송이 끝나고 클라이언트 측으로 전송이 완전히 끝났다는 신호를 보낸 상태이다.

  4. TIME-WAIT : 클라이언트 측에서 서버 측으로부터 전송이 끝났다는 신호를 받은 상태이며, 완전히 연결을 해제할 준비하는 상태이다. CLOSE-WAIT과 마찬가지로 전송이 끝나지 않은 데이터의 손실을 예방해준다.

  5. CLOSED : 연결이 해제된 상태로 클라이언트 측과 서버 측의 기본 상태가 된다.

4-way handshake 과정

1️⃣ Client → Server : FIN

서버와 클라이언트가 연결된 상태에서 클라이언트가 close()를 호출하여 접속을 끊으려 한다.

클라이언트는 서버에게 연결을 종료한다는 FIN 플래그를 보낸다.

이때 FIN 패킷에는 실질적으로 ACK도 포함되어있다.

PORT 상태

  • Client : ESTABLISHED → FIN_WAIT
  • Server : ESTABLISHED

2️⃣ Server → Client : ACK

서버는 FIN 을 받고, 확인했다는 ACK를 클라이언트에게 보내고 자신의 통신이 끝날때까지 기다린다. (이상태가 TIME_WAIT 상태)

서버는 클라이언트에게 응답을 보내고 CLOSE_WAIT 상태에 들어간다.

남은 데이터가 있다면 마저 전송을 마친 후에 close( )를 호출하기 위해서이다.

클라이언트에서는 서버에서 ACK 를 받은 후에 서버가 남은 데이터 처리를 끝내고 FIN 패킷을 보낼 때까지 기다리게 된다. (FIN_WAIT_2)

PORT 상태

  • Client : FIN_WAIT
  • Server : ESTABLISHED → CLOSE_WAIT

3️⃣ Server → Client : FIN

데이터를 모두 보냈다면, 서버는 연결이 종료에 합의 한다는 의미로 FIN 패킷을 클라이언트에게 보낸 후에,

승인 번호를 보내줄 때까지 기다리는 LAST_ACK 상태로 들어간다.

PORT 상태

  • Client : FIN_WAIT
  • Server : CLOSE_WAIT → LAST_ACK

4️⃣ Client → Server : ACK

클라이언트는 FIN 을 받고, 확인했다는 ACK를 서버에게 보낸다.

아직 서버로부터 받지 못한 데이터가 있을 수 있으므로 TIME_WAIT을 통해 기다린다. (실질적인 종료과정 CLOSED에 들어가게 된다.)

이때 TIME_WAIT 상태는 의도치 않은 에러로 인해 연결이 데드락으로 빠지는 것을 방지한다.

만약, 에러로 인해 종료가 지연되다가 타임이 초과되면 CLOSED가 된다.

PORT 상태

  • Client : TIME_WAIT → CLOSED
  • Server : CLOSED

TIME_WAIT이란? : Client가 Server로 부터 FIN을 수신하더라도 일정시간(디폴트 240초) 동안 세션을 남겨놓고 잉여 패킷을 기다리는 과정