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<div style='display: inline'>
<h1 style='font-family: Malgun Gothic, Consolas; font-size: 20pt; color: #006699; text-align: center; font-weight: bold'>C# - UDP Datagram의 최대 크기</h1>

IP 프로토콜에서 datagram의 크기는 일반적으로 65,535 바이트까지 가능합니다. 그중에서 20바이트 IP 헤더와 8바이트 UDP 헤더를 제외하면 65,507을 데이터로 사용할 수 있습니다. 
 
혹시, 그 65,507과 같은 크기를 구할 수 있을까요? Windows의 경우, <a target='tab' href='https://learn.microsoft.com/en-us/windows/win32/winsock/socket-options-and-ioctls-2'>getsockopt에 SO_MAX_MSG_SIZE</a> 옵션을 제공하므로 다음과 같이 구하는 것이 가능합니다. 
 
<pre style='margin: 10px 0px 10px 10px; padding: 10px 0px 10px 10px; background-color: #fbedbb; overflow: auto; font-family: Consolas, Verdana;' >
using System.Net.Sockets;
using System.Net;
using System.Text;

internal class Program
{
    public static int SOL_SOCKET
    {
        get
        {
            if (RuntimeInformation.IsOSPlatform(OSPlatform.Windows))
            {
                return 0xffff;
            }

return 1;
        }
    }

public const int SO_MAX_MSG_SIZE = 0x2003; // 8195

static void Main(string[] args)
 {
 using (UdpClient listener = new UdpClient(60900))
 {
 byte[] buffer = new byte[4];
 listener.Client.<a target='tab' href='https://www.sysnet.pe.kr/2/0/13226'>GetRawSocketOption</a>(SOL_SOCKET, SO_MAX_MSG_SIZE, buffer);
 int result = BitConverter.ToInt32(buffer, 0);
 Console.WriteLine($"MSG_SIZE: {result}"); // 출력 결과: 65507
 }
 }
}
</pre>
 
반면, 리눅스의 경우에는 이 값을 구하는 방법이 딱히 없습니다. 위의 C# 프로그램을 리눅스에서 실행하면 GetRawSocketOption 실행 시 "System.Net.Sockets.SocketException: 'Operation not supported'" 오류가 발생하는데요, 닷넷 BCL의 문제가 아닌 C/C++로 호출한 경우에도 이 옵션은 리눅스에서 제공하지 않는 것을 알 수 있습니다. 
 
<pre style='margin: 10px 0px 10px 10px; padding: 10px 0px 10px 10px; background-color: #fbedbb; overflow: auto; font-family: Consolas, Verdana;' >
#include &lt;cstdio&gt;
#include &lt;sys/socket.h&gt;

int main()
{
 int value = 0;
 socklen_t len = sizeof(value);
 int fd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);
 int result = getsockopt(fd, SOL_SOCKET, 0x2003, &amp;value, &amp;len);
 // 위의 코드는 사실 의미가 없는데, <a target='tab' href='https://www.sysnet.pe.kr/2/0/13226'>Windows와 Linux는 옵션 값이 다르기</a> 때문에 리눅스에서 SO_MAX_MSG_SIZE 옵션을 제공한다 해도 값이 0x2003이진 않을 것입니다.

printf("%d, (%d)\n", value, result); // 출력 결과: 0, -1

return 0;
}
</pre>
 
어쨌든, 이 크기보다 큰 datagram을 보내려고 하면 예외가 발생합니다. 
 
<pre style='margin: 10px 0px 10px 10px; padding: 10px 0px 10px 10px; background-color: #fbedbb; overflow: auto; font-family: Consolas, Verdana;' >
using (UdpClient client = new UdpClient())
{
 // <a target='tab' href='https://www.sysnet.pe.kr/2/0/13227#windows_mtu'>만약 아래의 IP 주소를 127.0.0.1로 하면</a> 예외가 발생하지 않습니다.
 client.Connect(IPAddress.Parse("192.168.100.50"), 65000);
 client.Send(new byte[65507 + 1]);
}
/*
// Send에서 예외 발생

// Windows 환경의 오류 메시지 (<a target='tab' href='https://learn.microsoft.com/en-us/windows/win32/winsock/windows-sockets-error-codes-2'>WSAEMSGSIZE 10040</a>)
Unhandled exception. System.Net.Sockets.SocketException (10040): A message sent on a datagram socket was larger than the internal message buffer or some other network limit, or the buffer used to receive a datagram into was smaller than the datagram itself.
 at System.Net.Sockets.UdpClient.Send(ReadOnlySpan`1 datagram)
 at Program.Main(String[] args) in C:\temp\ConsoleApp1\ConsoleApp1\Program.cs:line 39

// WSL/Linux 환경의 오류 메시지
Unhandled exception. System.Net.Sockets.SocketException (90): Message too long
 at System.Net.Sockets.UdpClient.Send(ReadOnlySpan`1 datagram)
 at Program.Main(String[] args) in C:\temp\ConsoleApp1\ConsoleApp1\Program.cs:line 38
*/
</pre>
 
<hr style='width: 50%' /> 
 
위와 같이 얻은 UDP Datagram의 크기는 엄밀히 로컬 PC에서만 유효한 것입니다. 일단, 패킷이 네트워크를 타고 흐르면 각각의 네트워크 장비가 정한 규격으로 인해 65,507 바이트를 정상적으로 전송하지 못할 수 있습니다. 이에 대해 검색해 보면, 
 
<pre style='margin: 10px 0px 10px 10px; padding: 10px 0px 10px 10px; background-color: #fbedbb; overflow: auto; font-family: Consolas, Verdana;' >
What is the largest Safe UDP Packet Size on the Internet
; <a target='tab' href='https://stackoverflow.com/questions/1098897/what-is-the-largest-safe-udp-packet-size-on-the-internet'>https://stackoverflow.com/questions/1098897/what-is-the-largest-safe-udp-packet-size-on-the-internet</a>
</pre>
 
<a target='tab' href='https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc1122'>RFC 1122 표준 문서</a>상으로는 "reassemble" 가능한 최소 크기를 576 바이트라고 명시했다고 합니다. 
 
<pre style='margin: 10px 0px 10px 10px; padding: 10px 0px 10px 10px; background-color: #fbedbb; overflow: auto; font-family: Consolas, Verdana;' >
3.3.2 Reassembly

The IP layer MUST implement reassembly of IP datagrams.

We designate the largest datagram size that can be reassembled
 by EMTU_R ("Effective MTU to receive"); this is sometimes
 called the "reassembly buffer size". EMTU_R MUST be greater
 than or equal to 576, SHOULD be either configurable or
 indefinite, and SHOULD be greater than or equal to the MTU of
 the connected network(s).
</pre>
 
따라서, 어쩌면 인터넷에는 실제로 최소 규격만을 만족하는 장비가 있을 가능성을 배제할 수는 없으므로 가능한 모든 환경에서 테스트하는 것이 권장됩니다. 
 
<hr style='width: 50%' /> 
 
UDP datagram이 물론 프로토콜상으로는 메시지 단위로 한 번에 전송은 되지만, 하위 프로토콜로 전달되면서, 예를 들어 ethernet을 사용한다면 <a target='tab' href='https://www.sysnet.pe.kr/2/0/13227'>MTU 1500 바이트의 크기</a>로 쪼개져서 전달됩니다. 따라서 만약 1개의 ehternet 패킷으로 UDP를 보내고 싶다면 1500에서 IP header 20바이트, UDP header 8바이트를 뺀 1472 크기가 <a target='tab' href='https://learn.microsoft.com/en-us/windows/win32/api/winsock/nf-winsock-sendto'>sendto</a>에 전송할 수 있는 실제 데이터 크기가 됩니다. 
 
재미있는 건, 실제로 UDP datagram을 MTU 크기까지만, 즉 1개의 패킷으로만 전송하도록 강제하는 옵션이 있다는 점입니다. 
 
<pre style='margin: 10px 0px 10px 10px; padding: 10px 0px 10px 10px; background-color: #fbedbb; overflow: auto; font-family: Consolas, Verdana;' >
public const int IPPROTO_IP = 0;

public static int IP_MTU_DISCOVER
{
    get
    {
        if (RuntimeInformation.IsOSPlatform(OSPlatform.Windows))
        {
            return 71;
        }

return 10;

}
}

public static int IP_PMTUDISC_DO
{
    get
    {
        if (RuntimeInformation.IsOSPlatform(OSPlatform.Windows))
        {
            return 1;
        }

return 2;
    }
}

using (UdpClient client = new UdpClient())
{
    client.Connect(IPAddress.Parse("192.168.100.50"), 65000);

byte[] buffer = BitConverter.GetBytes(IP_PMTUDISC_DO);
 client.Client.SetRawSocketOption(IPPROTO_IP, IP_MTU_DISCOVER, buffer);

int sentBytes = client.Send(new byte[1473]); // 예외 발생
 Console.WriteLine(sentBytes);
}
</pre>
 
<pre style='margin: 10px 0px 10px 10px; padding: 10px 0px 10px 10px; background-color: #fbedbb; overflow: auto; font-family: Consolas, Verdana;' >
import socket
import sys

length = 1473
text = 'a' * length

IP_MTU_DISCOVER = 10  # linux 10, windows 71
IP_PMTUDISC_DO = 2  # linux 2, windows 1

sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
sock.setsockopt(socket.IPPROTO_IP, IP_MTU_DISCOVER, IP_PMTUDISC_DO)

endpoint = ('172.28.96.1', 60900)
sent_bytes = sock.sendto(text.encode(), endpoint)

/* 예외 발생
$ python test.py
Traceback (most recent call last):
 File "test.py", line 10, in &lt;module&gt;
 sent_bytes = sock.sendto(text.encode(), endpoint)
OSError: [Errno 90] Message too long
*/
</pre>
 
위와 같이 IP_MTU_DISCOVER, IP_PMTUDISC_DO 옵션을 적용하면, 이제 UDP datagram의 크기는 반드시 1개의 패킷으로 전달되도록 강제가 됩니다. 따라서, 위의 코드를 수행하면 1473 바이트를 전송하므로 예외가 발생합니다. 
 
(참고로, IP_PMTUDISC_DO를 이용해 IP MTU 크기만큼 제약을 해도 SO_MAX_MSG_SIZE로 반환하는 값은 여전히 65507로 나옵니다.) 
 
<hr style='width: 50%' /> 
 
닷넷의 경우, 위의 옵션을 간단하게 Socket 타입의 DontFragment 옵션을 설정하는 것으로도 가능합니다. 
 
<pre style='margin: 10px 0px 10px 10px; padding: 10px 0px 10px 10px; background-color: #fbedbb; overflow: auto; font-family: Consolas, Verdana;' >
using (UdpClient client = new UdpClient())
{
 client.Connect(IPAddress.Parse("192.168.100.50"), 65000);
 
 client.DontFragment = true;
 // 또는 client.Client.DontFragment = true;

sentBytes = client.Send(new byte[1473]); // 예외 발생
}
</pre>
 
DontFragment 속성의 소스 코드를 분석하면 결국 이렇게도 구현할 수 있는 것입니다. 
 
<pre style='margin: 10px 0px 10px 10px; padding: 10px 0px 10px 10px; background-color: #fbedbb; overflow: auto; font-family: Consolas, Verdana;' >
client.Client.SetSocketOption(SocketOptionLevel.IP, SocketOptionName.DontFragment, 1);
</pre>
 
위의 소스 코드를 SetRawSocketOption으로는 이렇게 바꿀 수 있는데요, 
 
<pre style='margin: 10px 0px 10px 10px; padding: 10px 0px 10px 10px; background-color: #fbedbb; overflow: auto; font-family: Consolas, Verdana;' >
// Windows에서만 동작
// <a target='tab' href='https://learn.microsoft.com/en-us/troubleshoot/windows/win32/header-library-requirement-socket-ipproto-ip#ipproto_ip-level-socket-options-in-ws2tcpiph'>https://learn.microsoft.com/en-us/troubleshoot/windows/win32/header-library-requirement-socket-ipproto-ip#ipproto_ip-level-socket-options-in-ws2tcpiph</a>

byte[] buffer = BitConverter.GetBytes(1);
client.Client.SetRawSocketOption(IPPROTO_IP, 14, buffer);
</pre>
 
아쉽게도 Linux에서는 동작하지 않습니다. netinet/in.h 헤더 파일을 보면, 
 
<pre style='margin: 10px 0px 10px 10px; padding: 10px 0px 10px 10px; background-color: #fbedbb; overflow: auto; font-family: Consolas, Verdana;' >
// <a target='tab' href='https://codebrowser.dev/glibc/glibc/sysdeps/unix/sysv/linux/bits/in.h.html'>https://codebrowser.dev/glibc/glibc/sysdeps/unix/sysv/linux/bits/in.h.html</a>
#define IPV6_DONTFRAG 62
</pre>
 
IPv6에 대한 옵션은 있어도 IPv4에 해당하는 IP_DONTFRAG나 IPV4_DONTFRAG 상수를 찾을 수가 없습니다. 단지 몇몇 문서를 보면, 
 
<pre style='margin: 10px 0px 10px 10px; padding: 10px 0px 10px 10px; background-color: #fbedbb; overflow: auto; font-family: Consolas, Verdana;' >
<a target='tab' href='https://manpages.ubuntu.com/manpages/xenial/en/man4/rawip.4freebsd.html'>https://manpages.ubuntu.com/manpages/xenial/en/man4/rawip.4freebsd.html</a>
</pre>
 
IP_DONTFRAG가 있는데, 아마도 리눅스 종류에 따라 다른 듯합니다.

<hr />[이 글에 대해서 여러분들과 의견을 공유하고 싶습니다. 틀리거나 미흡한 부분 또는 의문 사항이 있으시면 언제든 댓글 남겨주십시오.]

</div>

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