기술사 시험형 답안: MPTCP (Multipath TCP)
1. 등장배경
기존의 TCP(Transmission Control Protocol)는 단일 경로(Single Path)로만 데이터를 전송하기 때문에 네트워크 대역폭을 효율적으로 활용하지 못하거나 특정 경로에 문제가 발생하면 전체 연결이 영향을 받는 단점이 있었습니다. 이러한 한계를 극복하고 다중 경로를 활용해 신뢰성과 성능을 향상시키기 위해 MPTCP가 등장했습니다.
2. 목적
- 여러 네트워크 경로를 동시에 활용하여 데이터 전송 속도와 효율성을 높임.
- 네트워크 연결 장애 시 다른 경로를 통해 데이터 전달을 지속함으로써 안정성 강화.
- 네트워크 대역폭의 집계를 통해 자원 활용 최적화.
3. 역할
MPTCP는 하나의 TCP 연결을 여러 서브플로우(Subflow)로 나눠 병렬적으로 데이터 전송을 수행하며, 단일 네트워크 인터페이스나 경로의 제약에서 벗어나 다양한 네트워크를 통합적으로 활용합니다.
4. 개념
MPTCP (Multipath TCP)는 TCP의 확장 프로토콜로, 단일 TCP 연결을 여러 물리적 경로로 분산시켜 데이터를 전송합니다. 이는 네트워크 대역폭을 최대로 활용하고, 하나의 경로에서 장애가 발생해도 다른 경로를 통해 데이터 전송을 지속합니다.
5. 구성요소
- 서브플로우(Subflow): 단일 MPTCP 연결에 포함된 여러 경로로 각각 독립적으로 TCP 핸드셰이크를 수행함.
- 패스 관리자(Path Manager): 사용 가능한 네트워크 경로를 탐색 및 관리.
- 스케줄러(Scheduler): 데이터 패킷을 적절한 서브플로우로 분배.
- ACK 재정렬: 다중 경로로 분산된 패킷을 수신 측에서 재조립.
6. 작동 순서 (시간순)
- 연결 설정:
- 기존 TCP 핸드셰이크 방식으로 기본 연결 설정.
- 추가적인 서브플로우를 설정해 다중 경로를 확보.
- 데이터 분산:
- 스케줄러가 데이터를 여러 서브플로우로 분할 및 전송.
- 데이터 전송:
- 각 경로를 통해 패킷이 병렬 전송됨.
- 데이터 재조립:
- 수신 측에서 ACK를 기반으로 패킷을 순서대로 재정렬.
- 연결 유지:
- 특정 경로에 장애가 발생해도 다른 경로를 통해 연결 지속.
7. 종류
- Full MPTCP: 모든 경로를 동시에 사용하는 완전 구현 방식.
- Backup MPTCP: 하나의 주요 경로를 사용하며, 장애 발생 시 백업 경로를 사용.
8. 장단점
장점:
- 네트워크 장애로부터 높은 복원력 제공.
- 네트워크 대역폭의 집합적 활용으로 데이터 전송 속도 향상.
- 모바일 기기에서 Wi-Fi와 LTE 같은 다중 네트워크의 동시 사용 가능.
단점:
- 다중 경로 관리로 인한 프로세싱 오버헤드 증가.
- 네트워크 경로 간의 지연 시간 차이에 따른 성능 저하 가능성.
- 구현 복잡도 증가.
9. 전망 & 개선점
전망:
- 5G, IoT, 클라우드 네트워크에서 다중 경로 활용의 필요성이 증가하면서 MPTCP는 더 널리 사용될 것입니다.
- Apple iOS, Linux 커널에서 MPTCP 지원이 확대되어 표준화가 가속화될 것으로 보입니다.
개선점:
- 경로 간 지연 차이(Latency)를 줄이는 동적 스케줄링 알고리즘 개발 필요.
- 암호화 및 보안 강화로 보안 위협 최소화.
요약
MPTCP는 단일 연결에 다중 경로를 사용하여 데이터 전송의 효율성과 안정성을 높이는 TCP 확장 프로토콜입니다. 이는 네트워크 대역폭 활용을 극대화하고 장애 발생 시 높은 복원력을 제공하므로, 5G 및 IoT와 같은 차세대 네트워크 환경에서 중요한 기술로 자리 잡을 것입니다.
