Microsoft MVP성태의 닷넷 이야기
.NET Framework: 2090. C# - UDP Datagram의 최대 크기 [링크 복사], [링크+제목 복사],
조회: 13887
글쓴 사람
정성태 (techsharer at outlook.com)
홈페이지
첨부 파일
 
(연관된 글이 1개 있습니다.)

C# - UDP Datagram의 최대 크기

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, getsockopt에 SO_MAX_MSG_SIZE 옵션을 제공하므로 다음과 같이 구하는 것이 가능합니다.

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.GetRawSocketOption(SOL_SOCKET, SO_MAX_MSG_SIZE, buffer);
            int result = BitConverter.ToInt32(buffer, 0);
            Console.WriteLine($"MSG_SIZE: {result}"); // 출력 결과: 65507
        }
    }
}

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.

#include <cstdio>
#include <sys/socket.h>

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, &value, &len);
    // 위의 코드는 사실 의미가 없는데, Windows와 Linux는 옵션 값이 다르기 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;
}

어쨌든, 이 크기보다 큰 datagram을 보내려고 하면 예외가 발생합니다.

using (UdpClient client = new UdpClient())
{
    // 만약 아래의 IP 주소를 127.0.0.1로 하면 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 (WSAEMSGSIZE 10040)
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
*/




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,

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

RFC 1122 표준 문서상으로는 "reassemble" 가능한 최소 크기를 576 바이트라고 명시했다고 합니다.

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).

따라서, 어쩌면 인터넷에는 실제로 최소 규격만을 만족하는 장비가 있을 가능성을 배제할 수는 없으므로 가능한 모든 환경에서 테스트하는 것이 권장됩니다.




UDP datagram이 물론 프로토콜상으로는 메시지 단위로 한 번에 전송은 되지만, 하위 프로토콜로 전달되면서, 예를 들어 ethernet을 사용한다면 MTU 1500 바이트의 크기로 쪼개져서 전달됩니다. 따라서 만약 1개의 ehternet 패킷으로 UDP를 보내고 싶다면 1500에서 IP header 20바이트, UDP header 8바이트를 뺀 1472 크기가 sendto에 전송할 수 있는 실제 데이터 크기가 됩니다.

재미있는 건, 실제로 UDP datagram을 MTU 크기까지만, 즉 1개의 패킷으로만 전송하도록 강제하는 옵션이 있다는 점입니다.

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);
}

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 <module>
    sent_bytes = sock.sendto(text.encode(), endpoint)
OSError: [Errno 90] Message too long
*/

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.)




닷넷의 경우, 위의 옵션을 간단하게 Socket 타입의 DontFragment 옵션을 설정하는 것으로도 가능합니다.

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
}

DontFragment 속성의 소스 코드를 분석하면 결국 이렇게도 구현할 수 있는 것입니다.

client.Client.SetSocketOption(SocketOptionLevel.IP, SocketOptionName.DontFragment, 1);

위의 소스 코드를 SetRawSocketOption으로는 이렇게 바꿀 수 있는데요,

// Windows에서만 동작
// https://learn.microsoft.com/en-us/troubleshoot/windows/win32/header-library-requirement-socket-ipproto-ip#ipproto_ip-level-socket-options-in-ws2tcpiph

byte[] buffer = BitConverter.GetBytes(1);
client.Client.SetRawSocketOption(IPPROTO_IP, 14, buffer);

아쉽게도 Linux에서는 동작하지 않습니다. netinet/in.h 헤더 파일을 보면,

// https://codebrowser.dev/glibc/glibc/sysdeps/unix/sysv/linux/bits/in.h.html
#define IPV6_DONTFRAG       62

IPv6에 대한 옵션은 있어도 IPv4에 해당하는 IP_DONTFRAG나 IPV4_DONTFRAG 상수를 찾을 수가 없습니다. 단지 몇몇 문서를 보면,

https://manpages.ubuntu.com/manpages/xenial/en/man4/rawip.4freebsd.html

IP_DONTFRAG가 있는데, 아마도 리눅스 종류에 따라 다른 듯합니다.




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

[연관 글]






[최초 등록일: ]
[최종 수정일: 1/25/2023]

Creative Commons License
이 저작물은 크리에이티브 커먼즈 코리아 저작자표시-비영리-변경금지 2.0 대한민국 라이센스에 따라 이용하실 수 있습니다.
by SeongTae Jeong, mailto:techsharer at outlook.com

비밀번호

댓글 작성자
 




1  2  [3]  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  ...
NoWriterDateCnt.TitleFile(s)
13868정성태1/17/20253109Windows: 277. Hyper-V - Windows 11 VM의 Enhanced Session 모드로 로그인을 할 수 없는 문제
13867정성태1/17/20254062오류 유형: 943. Hyper-V에 Windows 11 설치 시 "This PC doesn't currently meet Windows 11 system requirements" 오류
13866정성태1/16/20254263개발 환경 구성: 739. Windows 10부터 바뀐 device driver 서명 방법
13865정성태1/15/20253943오류 유형: 942. C# - .NET Framework 4.5.2 이하의 버전에서 HttpWebRequest로 https 호출 시 "System.Net.WebException" 예외 발생
13864정성태1/15/20253906Linux: 114. eBPF를 위해 필요한 SELinux 보안 정책
13863정성태1/14/20253356Linux: 113. Linux - 프로세스를 위한 전용 SELinux 보안 문맥 지정
13862정성태1/13/20253628Linux: 112. Linux - 데몬을 위한 SELinux 보안 정책 설정
13861정성태1/11/20253907Windows: 276. 명령행에서 원격 서비스를 동기/비동기로 시작/중지
13860정성태1/10/20253614디버깅 기술: 216. WinDbg - 2가지 유형의 식 평가 방법(MASM, C++)
13859정성태1/9/20253971디버깅 기술: 215. Windbg - syscall 이후 실행되는 KiSystemCall64 함수 및 SSDT 디버깅
13858정성태1/8/20254100개발 환경 구성: 738. PowerShell - 원격 호출 시 "powershell.exe"가 아닌 "pwsh.exe" 환경으로 명령어를 실행하는 방법
13857정성태1/7/20254147C/C++: 187. Golang - 콘솔 응용 프로그램을 Linux 데몬 서비스를 지원하도록 변경파일 다운로드1
13856정성태1/6/20253726디버깅 기술: 214. Windbg - syscall 단계까지의 Win32 API 호출 (예: Sleep)
13855정성태12/28/20244459오류 유형: 941. Golang - os.StartProcess() 사용 시 오류 정리
13854정성태12/27/20244558C/C++: 186. Golang - 콘솔 응용 프로그램을 NT 서비스를 지원하도록 변경파일 다운로드1
13853정성태12/26/20244023디버깅 기술: 213. Windbg - swapgs 명령어와 (Ring 0 커널 모드의) FS, GS Segment 레지스터
13852정성태12/25/20244485디버깅 기술: 212. Windbg - (Ring 3 사용자 모드의) FS, GS Segment 레지스터파일 다운로드1
13851정성태12/23/20244238디버깅 기술: 211. Windbg - 커널 모드 디버깅 상태에서 사용자 프로그램을 디버깅하는 방법
13850정성태12/23/20244741오류 유형: 940. "Application Information" 서비스를 중지한 경우, "This file does not have an app associated with it for performing this action."
13849정성태12/20/20244878디버깅 기술: 210. Windbg - 논리(가상) 주소를 Segmentation을 거쳐 선형 주소로 변경
13848정성태12/18/20244817디버깅 기술: 209. Windbg로 알아보는 Prototype PTE파일 다운로드2
13847정성태12/18/20244855오류 유형: 939. golang - 빌드 시 "unknown directive: toolchain" 오류 빌드 시 이런 오류가 발생한다면?
13846정성태12/17/20245053디버깅 기술: 208. Windbg로 알아보는 Trans/Soft PTE와 2가지 Page Fault 유형파일 다운로드1
13845정성태12/16/20244526디버깅 기술: 207. Windbg로 알아보는 PTE (_MMPTE)
13844정성태12/14/20245211디버깅 기술: 206. Windbg로 알아보는 PFN (_MMPFN)파일 다운로드1
13843정성태12/13/20244391오류 유형: 938. Docker container 내에서 빌드 시 error MSB3021: Unable to copy file "..." to "...". Access to the path '...' is denied.
1  2  [3]  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  ...