문제 11 — MTU·MSS·IP 단편화와 Path MTU Discovery, UDP 게임 패킷 크기 설계

실시간 게임 서버에서 상태 스냅샷을 UDP로 보내는데, 어떤 클라이언트에서는 큰 패킷이 자주 유실되거나 아예 도착하지 않는다는 제보가 들어온다. 다음에 답하라.

1. MTU와 MSS가 각각 무엇이며 어디(계층)에서 정의되는가? 이더넷의 전형적 MTU(1500)에서 IPv4/TCP의 MSS는 대략 얼마이고 왜 그 값인지 설명하라.

2. 보내려는 IP 데이터그램이 경로의 MTU보다 크면 IP 단편화(fragmentation) 가 일어난다. 그 메커니즘(어느 장비가 쪼개는지, 재조립은 어디서 하는지)과, 단편화가 신뢰성·성능 면에서 나쁜 이유를 설명하라. 특히 UDP에서 단편 하나가 유실되면 어떻게 되는가?

3. Path MTU Discovery(PMTUD) 는 어떻게 동작하는가? IPv4의 DF(Don't Fragment) 비트와 ICMP "fragmentation needed" 메시지의 역할을 포함해 설명하라. 방화벽이 ICMP를 막으면 생기는 PMTUD 블랙홀 현상은 무엇이고 증상은 어떤가?

4. 위 제보의 원인으로 무엇을 의심하고, UDP 게임 패킷 크기를 어떻게 설계하겠는가? (QUIC 등이 보수적으로 ~1200바이트를 쓰는 이유, 큰 데이터를 보낼 때의 애플리케이션 레벨 분할/재조립, MSS 클램핑(clamping)도 언급하라.)