UDP의 특성

┌─────────────────┬──────────────────┬───────────────────┐
│      특성       │       TCP        │       UDP         │
├─────────────────┼──────────────────┼───────────────────┤
│      연결       │ 3-way handshake  │ 없음 (바로 전송)  │
│     신뢰성      │ ACK + 재전송     │없음 (Best Effort) │
│ 순서 보장       │ Sequence Number  │       없음        │
│ 흐름 제어       │ rwnd 기반        │       없음        │
│ 혼잡 제어       │ cwnd 기반        │       없음        │
│ 헤더 크기       │ 20~60 바이트     │ 8 바이트          │
│ 전송 단위       │ 바이트 스트림    │데이터그램 (메시지)│
│ 메시지 경계     │       없음       │       보존        │
│ 1:N 통신        │ 불가 (1:1만)     │       가능        │
└─────────────────┴──────────────────┴───────────────────┘

TCP 패킷 (1바이트 데이터 전송)
  [Ethernet 14B][IP 20B][TCP 20B][Data 1B][Ethernet FCS 4B]
  = 59바이트 → 데이터 효율: 1/59 = 1.7%

UDP 패킷 (1바이트 데이터 전송)
  [Ethernet 14B][IP 20B][UDP 8B][Data 1B][Ethernet FCS 4B]
  = 47바이트 → 데이터 효율: 1/47 = 2.1%

1000바이트 데이터
  TCP: 1000/1054 = 94.9%
  UDP: 1000/1042 = 96.0%

→ 작은 패킷일수록 TCP의 헤더 부담이 크고
→ 큰 패킷에서는 차이가 줄어듦
→ 하지만 TCP의 진짜 오버헤드는 헤더가 아니라
   handshake, ACK, 재전송 등의 "동작" 오버헤드

 0                   1                   2                   3
  0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
├─┼─┼─┼─┼─┼─┼─┼─┼─┼─┼─┼─┼─┼─┼─┼─┼─┼─┼─┼─┼─┼─┼─┼─┼─┼─┼─┼─┼─┼─┼─┼─┤
│          Source Port          │       Destination Port         │
├───────────────────────────────┼────────────────────────────────┤
│ Length                        │ Checksum                       │
├───────────────────────────────┴────────────────────────────────┤
│                        Data (페이로드)                         │
└────────────────────────────────────────────────────────────────┘

vs TCP 헤더 (최소 20바이트 + 옵션)
  Source Port, Destination Port,
  Sequence Number (4B),         ← UDP에 없음
  Acknowledgment Number (4B),   ← UDP에 없음
  Data Offset, Flags,           ← UDP에 없음
  Window Size (2B),             ← UDP에 없음
  Checksum, Urgent Pointer,     ← Checksum만 있음
  Options (가변)                ← UDP에 없음

TCP (바이트 스트림)
  send("Hello")     → 5바이트
  send("World")     → 5바이트

  recv() → "HelloWor" (8바이트)    ← 경계 없이 연속된 바이트
  recv() → "ld" (2바이트)

UDP (데이터그램)
  sendto("Hello")   → 데이터그램 1
  sendto("World")   → 데이터그램 2

  recvfrom() → "Hello" (5바이트)   ← 데이터그램 1 완전히
  recvfrom() → "World" (5바이트)   ← 데이터그램 2 완전히

→ UDP는 한 번의 send가 한 번의 recv에 대응
→ 메시지 경계를 애플리케이션이 따로 처리할 필요 없음
→ 단, UDP 데이터그램 크기 > 수신 버퍼 → 초과분 버려짐!

체크섬 계산에는 UDP 헤더만이 아니라 "Pseudo Header"도 포함됩니다.

Pseudo Header
┌─────────────────────────────────┐
│    Source IP Address (4B)       │  ← IP 헤더에서 가져옴
├─────────────────────────────────┤
│    Destination IP Address (4B)  │  ← IP 헤더에서 가져옴
├────────┬────────────────────────┤
│Zero(1B)│Protocol(1B)│UDP Len(2B)│
└────────┴────────────────────────┘

이렇게 하는 이유
  IP 헤더의 출발지/목적지가 변조되어도 체크섬으로 감지 가능
  → "잘못된 호스트에 배달된 패킷"을 필터링

import socket
import time

# === UDP 서버 (에코 서버) ===
def udp_server():
    server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)  # DGRAM = UDP
    server.bind(("0.0.0.0", 9999))
    print("UDP 서버 시작 (포트 9999)")

    # TCP와 달리: listen(), accept() 없음
    # → 연결 수립 과정이 없으므로

    while True:
        data, client_addr = server.recvfrom(65535)
        print(f"수신: {data.decode()} from {client_addr}")
        server.sendto(f"Echo: {data.decode()}".encode(), client_addr)
        # TCP와 달리: 매번 상대 주소를 명시해야 함
        # → "연결"이 없으므로 누구에게 보내는지 항상 알려줘야

# === UDP 클라이언트 ===
def udp_client():
    client = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
    # TCP와 달리: connect() 없어도 됨 (선택적)

    server_addr = ("127.0.0.1", 9999)

    # 메시지 경계 보존 확인
    messages = ["Hello", "World", "UDP"]
    for msg in messages:
        client.sendto(msg.encode(), server_addr)

    for _ in messages:
        data, addr = client.recvfrom(65535)
        print(f"응답: {data.decode()}")

    client.close()

# TCP vs UDP 소켓 코드 비교:
#
# TCP:                          UDP:
# socket(SOCK_STREAM)          socket(SOCK_DGRAM)
# server.listen(5)             (없음)
# conn, addr = server.accept() (없음)
# client.connect(addr)          (선택적)
# conn.send(data)              sendto(data, addr)
# conn.recv(1024)              recvfrom(65535)
# conn.close()                 (없음 - 연결이 없으므로)

이론적 최대
  UDP Length 필드: 16비트 → 최대 65,535바이트
  UDP 헤더: 8바이트
  → 최대 페이로드: 65,527바이트

IP 레벨
  IP Total Length: 16비트 → 최대 65,535바이트
  IP 헤더: 20바이트, UDP 헤더: 8바이트
  → 최대 UDP 페이로드: 65,507바이트

실제 제한 (MTU 기반)
  이더넷 MTU: 1500바이트
  IP 헤더: 20바이트, UDP 헤더: 8바이트
  → MTU 내 최대 페이로드: 1,472바이트

UDP 페이로드 > 1,472바이트
  → IP 단편화(Fragmentation) 발생
  → 하나의 UDP 데이터그램이 여러 IP 패킷으로 분할
  → 단편 하나라도 손실 → 전체 데이터그램 폐기!
  → 다시 보내지 않음 (UDP는 재전송 없음)

실무 권장
  DNS: 512바이트 (전통), 4096바이트 (EDNS0)
  게임: 500~1200바이트
  VoIP: 160~320바이트 (20ms 오디오 프레임)
  일반: 1,472바이트 이하 (단편화 방지)