ネットワーク通信プロトコル～TCPプロトコルを詳しく解説！

TCP (伝送制御プロトコル) は、データの秩序ある送信と完全な受信を保証する信頼性の高いトランスポート層プロトコルです。 TCP は、3 ウェイ ハンドシェイクを使用して接続を確立し、フロー制御と輻輳制御を通じてデータ送信を管理する接続指向の通信方法を提供します。 TCP プロトコルは、双方向通信とデータ検証もサポートしており、送信中にデータが失われたり損傷したりしないようにします。 TCP プロトコルはインターネット通信において重要な役割を果たし、アプリケーション間の信頼性の高い通信の基盤を提供します。

1. TCP の機能:

   • 信頼性: TCP は確認応答および再送信メカニズムを使用して、データの信頼性の高い送信を保証します。受信者は送信者にデータを受信したことを通知する確認メッセージを送信しますが、送信者が確認を受信しない場合、データは再送信されます。
   • 順序性: TCP はデータが送信される順序を維持し、受信者は送信者が送信した順序でデータを再編成して、データの順序性を確保します。
   • フロー制御: TCP はフロー制御にスライディング ウィンドウ メカニズムを使用しており、受信者が受信データを処理できるようにウィンドウ サイズを調整することで、送信者がデータを送信する速度を制御します。
   • 輻輳制御: TCP は輻輳ウィンドウ メカニズムを使用してデータの送信速度を制御します。ネットワークが輻輳している場合、TCP は送信ウィンドウのサイズを縮小してネットワーク負荷を軽減します。
   • 接続指向: TCP は通信前に接続を確立する必要があり、データ送信の完了後に切断する必要があります。接続の確立と切断には、3 ウェイ ハンドシェイクと 4 回のウェーブが必要です。
2. TCP メッセージ形式:
   
   TCP メッセージはヘッダー部分とデータ部分で構成されます。ヘッダーには、送信元ポート、宛先ポート、シーケンス番号、確認番号、ウィンドウ サイズなど、データ送信のさまざまな側面を制御および管理するために使用される複数のフィールドが含まれています。

3. TCP 接続の確立と切断のプロセス:

   • 接続の確立: TCP 接続の確立には 3 ウェイ ハンドシェイクが必要です。つまり、送信者は SYN (同期) メッセージを送信し、受信者は SYN ACK メッセージを返し、最後に送信者は ACK メッセージを返します。このプロセスは、双方が適切に通信できることを保証するために使用されます。
   • 接続の切断: TCP 接続の切断には 4 つのウェーブが必要です。つまり、送信者が FIN メッセージを送信し、受信者が ACK メッセージを返し、次に受信者が FIN メッセージを送信し、最後に送信者が ACK メッセージを返します。このプロセスは、接続を徐々に閉じるために使用されます。

4. TCP アプリケーション:

   • Web ブラウザとサーバー間の HTTP 通信は、TCP プロトコルに基づいています。
   • 電子メールの送信には TCP プロトコルが使用されます。
   • ファイル転送プロトコル (FTP) も TCP プロトコルを使用します。
   • リモート ログイン プロトコル (SSH) は TCP プロトコルを使用します。

TCP は、ネットワーク内のデータ送信の信頼性を確保するために使用される、信頼性の高い接続指向のトランスポート層プロトコルです。順序付けられた送信、フロー制御、輻輳制御などの機能を提供し、データの整合性と信頼性を確保します。

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