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TCP 연결 종료 (4-Way Handshake)

왜 종료도 절차가 필요할까?

  • TCP는 신뢰성 있는 통신을 보장
  • 연결을 시작할 때와 마찬가지로, 종료할 때도 명확한 절차를 거쳐야 함
  • 데이터 수신과 전송은 각각 독립적으로 종료되어야 하므로 4단계로 이루어짐
    • 양방향으로 FIN을 교환하며 닫는다 (Full Duplex 종료)

종료 순서 요약

단계 전송자 메시지(TCP Flag) 설명
1 Client FIN 더 이상 보낼 data가 없음을 알림
2 Server ACK Client의 FIN 요청을 수락 (확인)
3 Server FIN Server 도 보낼 data 가 없음을 알림
4 Client ACK Server의 FIN 요청을 수락 (확인) 이후 일정 시간 TIME_WAIT 상태 유지

TCP Packet의 Flag

  • TCP Header에는 여러 개의 제어 Flag 가 존재
  • Packet 안에 담겨 전송되는 제어 메시지이며, TCP 상태 변화를 유도
3-Way Handshake, 4-way Handshake에서 사용되는 Flag
Flag 3-Way 4-Way 설명
SYN ✅ ❌ 연결 시작용
ACK ✅ ✅ 응답 확인용
FIN ❌ ✅ 연결 종료 요청
RST ❌ ❌ 비정상 종료 시에만 사용
PSH ❌ ❌ 데이터 전송 시에만 사용
URG ❌ ❌ 긴급 데이터에만 사용
ECE/CWR ❌ ❌ 혼잡 제어 용도, handshake와 무관

TIME_WAIT 상태란?

  • TCP 4-Way Handshake 에서 먼저 FIN 요청한 대상(Active Closer)이 마지막 ACK를 보낼 때, 일정 시간 TIME_WAIT 상태에 진입
  • TIME_WAIT 상태의 핵심 목적
    • 이전 연결의 지연된 packet이 네트워크 상 남아 있을 가능성 방지
      • 만약 연결이 완전히 닫히자 마자 같은 소켓쌍 (IP + Port)으로 새 연결을 맺으면, 이전 연결의 늦은 FIN이나 데이터 packet이 새 연결로 잘못 해석될 위험이 있음
      • ➡️ TIME_WAIT 동안 기다리며 지연된 packet이 네트워크에서 사라지길 기다림
      • such as 다음 대화와 헷갈리지 않게 잠시 숨 고르는 시간
    • 상대방이 FIN 재전송 시 ACK 응답 보장
      • 마지막 ACK가 유실될 경우, 서버(Passive Closer)는 FIN을 다시 보낼 수 있음
      • Active Closer가 TIME_WAIT 상태에 있으면 다시 ACK를 보내줄 수 있어, 연결이 완전하게 종료됨
      • such as 상대방이 혹시 마지막 인사를 못 들었을까봐 몇 초간 기다리는 상태
  • 일반적으로 TIME_WAIT 지속 시간은 MSL(Maximum Segment Lifetime) 의 2배 (약 2분) 으로 설정됨

참고