TCP/IPとは?プロトコルの仕組みとパケット通信をわかりやすく解説

ネットワーク

「TCP/IP」はインターネット通信の根幹を支える技術です。「プロトコルって何?」「パケットって?」そんな疑問をこの記事で解消します。TCP/IPの仕組みからTCPとUDPの違いまで、図解でわかりやすく解説します。

TCP/IPとは?

TCP/IPとは、インターネット通信の基盤となるプロトコル(通信規約)の総称です。「IP(Internet Protocol)」がデータの送り先を決め、「TCP(Transmission Control Protocol)」がデータを確実に届ける役割を担います。

「プロトコル」とは、通信のルール・取り決めのことです。人間が会話するときに「日本語」や「英語」という言語のルールで話すように、コンピューター同士も共通のプロトコルがなければ通信できません。TCP/IPは1970年代に開発され、現在のインターネットの標準プロトコルとして世界中で使われています。

パケット通信の仕組み

インターネットでデータを送るとき、大きなデータをそのまま一度に送るのではなく、「パケット」という小さな単位に分割して送ります。これを「パケット通信」といいます。

パケット通信のフロー
データを分割
パケットに分割してヘッダー付与
バラバラに送信
各パケットが異なる経路を通る場合も
順序を並べ替え
届いたパケットを正しい順序に
データを再結合
元のデータとして復元

TCPとUDPの違い

IPの上で動くトランスポートプロトコルには「TCP」と「UDP」があります。用途によって使い分けます。

TCP(信頼性重視)
・データが確実に届くことを保証
・届かなければ再送する
・順序が正しいことを保証
・3ウェイハンドシェイクで接続確立
・処理が重く、速度は遅め
用途:WebアクセスHTTP/HTTPS・ファイル転送・メール
UDP(速度重視)
・データが届くことを保証しない
・再送処理なし
・順序も保証しない
・接続確立なしですぐ送信
・処理が軽く、速度が速い
用途:動画ストリーミング・オンラインゲーム・DNS・VoIP

ポート番号とは

IPアドレスがコンピューターの「住所」なら、ポート番号は「部屋番号」にあたります。同じコンピューターでもWebサーバー(80番)・メールサーバー(25番)・FTPサーバー(21番)と、サービスごとに異なるポートで通信します。

ポート番号プロトコル用途
80HTTPWebアクセス(暗号化なし)
443HTTPSWebアクセス(SSL/TLS暗号化)
22SSHセキュアなリモート接続
25SMTPメール送信
53DNSドメイン名解決
67/68DHCPIPアドレス自動割り当て

よくある質問

3ウェイハンドシェイクとは?

TCPで通信を開始する前に行われる接続確立の手順です。①クライアントが「SYN(接続したい)」を送信 ②サーバーが「SYN-ACK(了解、こちらも接続したい)」を返す ③クライアントが「ACK(了解)」を返す——この3回のやり取りで接続が確立されます。握手を3回行うことから「3ウェイハンドシェイク」と呼ばれます。通信の信頼性を確保するための重要なプロセスです。

IPとTCPはどう違う?

IPはデータをどこに届けるか(アドレッシング・ルーティング)を担い、TCPはデータを確実に届けること(信頼性・順序保証)を担います。IPはデータを届けようとしますが、届いたかどうかの確認はしません。TCPがIPの上で動いて、確認応答(ACK)と再送処理を行うことで信頼性のある通信を実現しています。

まとめ

TCP/IPはインターネット通信の根幹です。IPがデータの送り先を決め、TCPが確実な配送を担います。パケット通信の仕組みとTCPとUDPの使い分けを理解することで、ネットワークの動作がより深く理解できます。

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