[게임서버프로그래밍#7] 네트워크 기본 통신 정리 (TCP/UDP, NAT, 네트워크 품질)

이 글에서는 네트워크 통신의 기본 개념을 정리한다.
레이턴시, 패킷 유실률, 전송 속도와 같은 품질 지표부터, TCP/UDP 통신 방식 차이, NAT(Network Address Translation)의 개념까지 실제 사례를 통해 살펴본다.

 

 

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네트워크 품질을 결정하는 요소

네트워크 품질은 다음 3가지 주요 지표로 평가할 수 있다.

1. 레이턴시(Latency)

• 데이터가 목적지에 도달하는 데 걸리는 시간이다.
• 라우터, 스위치 경유가 많거나 거리(물리적 거리)가 멀수록 레이턴시가 증가한다.
• 진단 방법:
  tracert 명령어를 이용해 중간 경유지 확인 가능.

예시:
한국 → 미국 서버로 접속할 때 레이턴시가 100ms 이상 발생할 수 있다.

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2. 패킷 유실률(Packet Loss)

• 네트워크 전송 중 패킷이 손실되는 비율이다.
• 라우터, 스위치 등 장비가 과부하 상태일 때 주로 발생한다.
• 실시간 게임이나 스트리밍에서 큰 문제가 된다.

예시:

• UDP 기반 음성 채팅 중 패킷 유실률 5% 이상이면 음성이 끊긴다.

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3. 전송 속도(Throughput)

• 데이터가 일정 시간 동안 전송될 수 있는 최대량이다.
• 중간 장비(라우터, 스위치)의 성능이 낮으면 전체 속도가 제한된다.
• 진단 방법:
  ping 명령어로 응답 속도, TTL(Time To Live) 값을 확인할 수 있다.

 

 

 

 

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TCP vs UDP 차이

항목	TCP	UDP
연결 방식	연결 지향 (Connection-oriented)	비연결 지향 (Connectionless)
신뢰성	데이터 유실 시 재전송, 순서 보장	데이터 유실 시 무시
데이터 구조	스트림(Stream) 형식	메시지(Message) 형식
주요 사용처	파일 전송, 금융 트랜잭션, 중요 데이터 통신	게임, 음성/영상 통화, 스트리밍

1. TCP 특징

• 송신자가 데이터를 보내면 수신자가 수신 확인(ACK)을 보내야 한다.
• 패킷 손실 시 자동으로 재전송한다.
• 수신자에게 순서대로 데이터가 도착하는 것을 보장한다.

 단점:

• 전송 과정이 무겁고 느릴 수 있다.

2. UDP 특징

• 송신자가 데이터를 보내면 수신 확인을 기다리지 않는다.
• 패킷 손실이 발생해도 그냥 무시하고 다음 데이터를 전송한다.
• 빠르고 가볍지만 신뢰성은 낮다.

 단점:

• 데이터 유실에 대한 복구가 없다.

 

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스트림(Stream) vs 메시지(Message) 차이

 

항목	스트림 방식 (TCP)	메시지 방식 (UDP)
데이터 수신	조각조각 도착 (순서 보장)	보내는 단위 그대로 수신 가능
예시	파일 다운로드, HTTP 통신	음성 채팅, 게임 좌표 전송

 

 

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NAT(Network Address Translation)란 무엇인가

정의:
NAT는 가상 사설망 내부 IP 주소를 공인 IP로 변환하여 통신하는 기술이다.

• IPv4 주소 부족 문제를 해결하기 위해 탄생했다.
• 사설 네트워크에 있는 여러 기기가 하나의 공인 IP를 공유해서 인터넷과 통신할 수 있게 한다.

NAT 동작 방식

1. 내부 네트워크의 기기들이 사설 IP를 사용한다. (예: 192.168.0.x)
2. 인터넷으로 데이터를 보낼 때, 라우터가 사설 IP를 공인 IP로 변환한다.
3. 외부에서 들어오는 응답 패킷은 다시 해당 기기로 전달된다.

 

 

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NAT와 게임 통신 문제

 

NAT를 통과해 게임 서버나 다른 클라이언트와 직접 통신해야 할 경우 문제가 생긴다.

• NAT 환경에서는 외부에서 직접 클라이언트로 접속할 수 없다.
• 이를 해결하기 위해 NAT Traversal(구멍 뚫기) 기술이 사용된다.
  (예: STUN, TURN, uPNP, Hole Punching)

 

 

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간단 정리: TCP와 UDP는 어디에 쓰일까?

상황	추천 통신 방식
중요 데이터 전송 (결제, 채팅)	TCP
실시간 움직임 전송 (게임)	UDP
음성/영상 스트리밍	UDP + 자체 복구 기능 사용