4-way-handshake에서 TIME - WAIT가 존재하는 이유

3 way handshake의 경우, TCP 연결을 하기 위해 사용되었다면, 4 way handshake는 TCP 연결을 종료할 때 사용됩니다.

4 way handshake

4 way handshake는 다음 4 단계를 거쳐 진행됩니다

1 단계

클라리언트가 연결을 종료하기 위해 FIN 을 전송한다.

2 단계

서버는 클라이언트의 FIN 요청을 받고, 확인메시지인 ACK를 전송한다.

3 단계

서버가 연결을 종료할 준비가 되면, 클라이언트에게 FIN 요청을 전송한다.

4 단계

클라이언트는 연결 종료 준비가 되었다는 ACK 메시지를 전송합니다.

이 때 클라이언트의 상태는 TIME-WAIT 가 됩니다.

TIME - WAIT

클라이언트와 서버는 모두 FIN 과 ACK 를 통해 종료하겠다는 통신을 완료했는데 왜 통신이 바로 끊기지 않고 TIME - WAIT 상태가 되는걸까요?

이는 네트워크 환경의 불확실한 요소와 연관이 있습니다.

네트워크 환경은 패킷의 지연, 순서 변경, 손실 등과 같은 여러 불확실한 요소를 포함하고 있기 때문에, TIME-WAIT 상태는 이러한 불확실성을 처리하는 중요한 역할을 합니다.

만약 TIME - WAIT가 존재하지 않았다면 어떻게 됐을까요?

첫 번째 상황을 가정해보겠습니다.

이렇게 서버가 FIN 요청을 보낸 후 클라이언트가 ACK 응답을 보냈는데, 중간에 패킷이 유실된다면 어떻게 될까요?

서버는 계속해서 FIN 요청을 보낼 것이고, 클라이언트는 연결이 끊어졌기 때문에 FIN 에 대한 ACK를 보낼 수 없게 됩니다. 이는 곧 네트워크 트래픽으로 이어지게 됩니다.

두 번째 상황입니다.

클라이언트가 마지막 요청을 보낸 후, FIN 요청을 주고받게 되는데, 마지막 요청이 시간이 오래 걸려서 CLOSE 된 후 ACK가 도착한다면 어떻게 될까요?

클라이언트는 서버의 응답을 받지 못했지만 재전송을 요청하지 못하고 종료되게 됩니다. 이는 TCP의 reliable 한 특성을 유지하지 못하게 됩니다.

위의 그림과 같이 TIME - WAIT를 활용하면 네트워크 특성으로 인한 불확실한 요소를 처리하며, TCP 연결의 안정성과 신뢰성을 보장할 수 있습니다.