トランスポート層とＴＣＰ／ＵＤＰ

ＴＣＰ（Trasmission Control Protocol）

ＴＣＰヘッダ

ＴＣＰヘッダは，次のようになっています。

ポート番号

ＴＣＰから上位のプロトコルを示す番号です。これにより，ＨＴＴＰやＰＯＰ３などのアプリケーションが起動します。その標準的なものはウェルノウン（well-known）ポート番号といいますが，その主なものを掲げます。

　　　　ポート番号　プロトコル　　サービス内容
　　　　　　８０　　ｈｔｔｐ　　　Ｗｅｂページ閲覧
　　　　　４４３　　ｈｔｔｐｓ　　同上（セキュリティ）
　　　　　　２５　　ｓｍｔｐ　　　電子メール（送信・転送）
　　　　　１１０　　ｐｏｐ３　　　同上（受信）
　　　　　１４３　　ｉｍａｐ　　　同上（ＩＭＡＰ）
　　　　　　２０　　ｆｔｐ　　　　ファイルの転送（データ）
　　　　　　２１　　ｆｔｐ　　　　同上（制御）
　　　　　　２３　　ｔｅｌｎｅｔ　遠隔ログイン
　　　　　　５３　　ＤＮＳ　　　　名前解決（ＵＤＰでも使える）

ｆｔｐやｈｔｔｐなどの詳細は，別章「インターネットのアプリケーション」で取扱います。

コネクション型通信

ＴＣＰは，コネクション型通信を行います。コネクション型とは，ホスト間で相互の状況を確認してからデータを送り，データの到着を確認してから次のデータを送るようにして，通信を確実に行う方法です（ＩＰ単独での通信，また後述のＵＤＰはコネクションレス型であり，このような通信の保証はありません）。

コネクションの確立

データ送信に先立ち，ホストＡとホストＢの間で通信の準備をする必要があります。それをコネクションの確立といいます。
　まず，ホストＡはホストＢにＳＹＮ（SYNchronization：同期）を送ります。ホストＢはそれを受けて要求を受け付けたＡＣＫ（ACKnowledgement：確認応答）とＳＹＮを返信します。それを受けてホストＡはＡＣＫを送ります。
　これで送信する準備ができました。なお，このように３回のやりとりをするので，３ウエイハンドシェイクといいます。また，一般に相手との確認をとることをネゴシエーションといいます。

データの送信

ホストＡは，データを送信します。ホストＢはそれを受信するとホストＡにＡＣＫを戻します。それを受けてホストＡは次のデータを送ります。このとき，一定時間内にＡＣＫが来ないと，ホストＡは同じデータを再送します。
　しかし，ＡＣＫが返信している間に再送すればデータが重複しますし，すべてのデータが同じ経路を通る保証はありませんから，ホストＡが送信する順序とホストＢに到着する順序が異なる場合があります。それを整理するのが，ＴＣＰヘッダにある「シーケンス番号」です。それにより，ホストＢは次に受信するべきシーケンス番号をホストＡに伝えます。このようにして，データが順序正しくホストＢに送られます。

コネクションの解放

すべてのデータを送信完了したら，コネクションを解放します。まず，ホストＡからＦＩＮ（FINish：終了）を送り，ホストＢからＡＣＫを返信します。次に逆にホストＢからＦＩＮを送り，ホストＡがＡＣＫを戻すことにより終了します。
　なお，ＳＹＮ，ＡＣＫ，ＦＩＮなどはＴＣＰヘッダの「コントロールビット」に記入されます。

フロー制御

ウインドウ制御とフロー制御（流量制御）

データを１個送受信するたびにＡＣＫを取り交わすよりも，一度にいくつかのデータをまとめて送るほうが効率的です。ＡＣＫを待たずに送るデータの大きさをウインドウサイズといいます。
　ホストＢが負荷が高い状況では，ホストＡからのデータを受信しきれない場合があり，それにより再送が必要になって効率が下がる場合があります。それを防ぐために，ホストＢはホストＡに受信可能なサイズ，すなわちウインドウサイズを送ることにより，ホストＡの送信量を制御します。これをフロー制御といいます。

輻輳（ふくそう）制御

輻輳とは，ネットワークが非常に混みあっており，正常な通信ができない状況のことです。通信が始まった直後では，経路のどこが混雑しているかわかりません。そのときに大量のデータを送信すると，輻輳が起こる危険があります。それを避けるために，輻輳ウインドウを設定しておき，通信開始時は一度に送る量を少なくして，ホストＢから返されるウインドウサイズとを比較しながら，次第に増やしていく方法をスロースタートといいます。

ＵＤＰ（User Datagram Protocol）

ＵＤＰは，ＴＣＰと同様トランスポート層のプロトコルですが，ＩＰと同様のコネクションレス型の通信を行います。ポート番号を持つこと，チェックサムをすること以外には，ＩＰとほとんど違いはありません。
　コネクション型通信をするための情報が不要なので，ＵＤＰヘッダは非常にシンプルです。

コネクションレス型通信とは，ホストＡとホストＢが接続したら，直ちにデータを一方的に送りつける方式で，エラーがあってもわかりませんので再送機能もありませんし，フロー制御機能もありません。それだけ，信頼性が低いといえますが，逆に伝送効率は高くなります。
　それで，次のような用途に用いられます。

マルチメディア通信

動画や音声では，データの一部が失われても一瞬の出来事に過ぎず，数値や文字データのような深刻な影響はありません。逆に，伝送効率が悪いと途中で途切れてしまうので困ります。それで，ストリーミングでの音楽や映画の配信にはＵＤＰが用いられます。

少量データの同報通信

送信するデータが少ないとき，ＴＣＰでは本来のデータ伝送時間に対するオーバーヘッドの時間の割合が大きくなります。しかも，多数の相手に同報するときはなおさらです。それで，ルーティングやＤＮＳなどでは，ＵＤＰを用いるのが適切です。

リアルタイム通信

リアルタイム通信とは，ＶｏＩＰ（ＩＰ電話），ライブ中継など，大量データを迅速に送信する通信です。通信効率を高めるためにＴＣＰは向いていません。また，ＵＤＰはデータの到着間隔が一定していない（それをジッタといいます）欠点があります。ジッタが大きくなると，音声や画像が乱れますし，さらに大きくなると再生できないこともあります。
　それを解決するにはバッファを設けておき，それでジッタを吸収する方法がとられますが，バッファを大きくするとデータが蓄積されるまで待つので，遅延時間が大きくなります。これは電話や電子会議などの双方向通信には不向きです。
　このようなリアルタイム通信でのプロトコルに，ＵＤＰをベースにしたＲＴＰ（Real-Time Protocol）とそれを補助するＲＴＣＰ（RTP Control Protokol）があります。