TCPでデータが届く仕組みを解説！

インターネットを利用する際に、送信したデータが確実に相手の元へ届く仕組みを、TCP（Transmission Control Protocol）というプロトコルが担っています。TCPは、データを小さなパケットに分割し、それらを順番に送信することによって、データの配信を実現しています。しかし、データの送信過程では、様々な要因によってパケットが失われたり、順番が変わったりする可能性もあるのです。この記事では、TCPでデータが届く仕組みを詳しく解説し、パケットの送信から受信までのプロセスや、データの再送信などを、わかりやすく説明していきます。

TCPでデータが届く仕組みを解説！

TCP（Transmission Control Protocol）は、インターネットでデータを送受信する際に使用されるプロトコルの一つです。TCPでは、データを小さなパケットに分割し、それぞれのパケットに番号を割り当て、順番に送信します。

パケットの分割と番号の割り当て

TCPでは、データを最大65535バイトまでのパケットに分割します。 eachパケットには、送信元と送信先のIPアドレス、ポート番号、シーケンス番号、バイト数などの情報が含まれます。

パケットの送信と受信

送信側は、分割したパケットに番号を割り当て、順番に送信します。受信側は、パケットを順番に受信し、ACK（Acknowledgment）パケットを送信元に返します。ACKパケットには、正常に受信したパケットの番号が含まれます。

データの伝達

送信側は、ACKパケットを受信し、正常に受信したパケットを確認します。正常に受信しなかったパケットは再送信されます。このプロセスを繰り返し、データが正しく送信されるまで送信と受信を繰り返します。

接続の確立と終了

TCPでは、データの送信前に接続を確立する必要があります。接続を確立するには、三方向ハンドシェイク（Three-way Handshake）と呼ばれるプロセスが実行されます。接続を終了するには、FIN（Finish）パケットが送信されます。

エラーの検知と回復

TCPでは、エラーの検知と回復が重要な機能です。パケットが途中で伝達されなかった場合や、エラーが発生した場合、再送信が実行されます。また、タイムアウトが設定されている場合、指定された時間内にACKパケットが受信されなかった場合、パケットは再送信されます。

TCPのデータの流れは？

TCP（Transmission Control Protocol）のデータの流れは、以下の通りです。

データの送信プロセス

TCPは、データを送信元から送信先に送信する際、以下のプロセスを実行します。

1. データを分割してパケットにします
2. パケットに送信先のIPアドレスとポート番号を付与します
3. 送信元のIPアドレスとポート番号を付与します
4. パケットを送信先に送信します
5. 送信先から受信したパケットの確認応答（ACK）を待ちます

データの受信プロセス

TCPは、データを受信する際、以下のプロセスを実行します。

1. 受信したパケットから送信元のIPアドレスとポート番号を抽出します
2. パケットの順序を確認して再構築します
3. データの完全性を確認します
4. データの送信元に確認応答（ACK）を送信します

データのエラー処理

TCPは、データの送信中にエラーが発生した場合、以下のプロセスを実行します。

1. エラーを検知して受信したパケットを破棄します
2. 送信元に再送信要求を送信します
3. 再送信されたパケットを再度受信します
4. 再構築したデータを送信先に送信します

TCPが行う4つの制御とは？

TCP（Transmission Control Protocol）が行う4つの制御とは、ERRORフリーなデータ通信を実現するために、TCPが実行するセグメントの送受信の制御プロセスです。
それぞれ、接続の確立、データの転送、データの制御、接続の終了と呼ばれます。

TCPのデータの転送における重要な役割

TCPは、データを可靠に転送するためのプロトコルです。データ転送に当たって、TCPはさまざまな制御を実行します。

1. ERRORフリーなデータ転送を実現するためのエラー検出と再送処理を実行します。
2. データ転送を行う際に輻輳制御を実行し、ネットワークの混雑を防止します。
3. データ転送の流れ制御を実行し、データの転送速度を制御します。

TCPの接続の確立における重要な役割

TCPは、データの転送前に接続を確立する必要があります。接続を確立する際に、TCPは以下のような制御を実行します。

1. SYNパケットを送信し、接続要請を送信します。
2. SYNパケットに対する応答パケットを受信し、接続の確立を確認します。
3. 接続を確立した後、データの転送を開始します。

TCPのデータの処理における重要な役割

TCPは、データを処理する際に以下のような制御を実行します。

1. データの受信と送信を実行します。
2. データの分割と結合を実行し、データの送受信を効率化します。
3. データのエラー検出と再送処理を実行し、データの処理を確実にする。

インターネットでデータを届ける仕組みは？

インターネットでデータを届ける仕組みは、パケット交換と呼ばれる方式を使用しています。これは、大きなデータを小さなパケットに分割し、それぞれのパケットに宛先情報を付けて送信する方式です。パケットは、ネットワーク上のルーターによって受け取り、宛先に近づけられます。

データの送信プロセス

データを送信する際、送信元のコンピューターは、大きなデータを小さなパケットに分割します。このとき、各パケットに宛先情報（IPアドレスなど）を付けて、ネットワーク上のルーターに送信します。ルーターは、受け取ったパケットの宛先情報を解析し、宛先に近づけるようにパケットを転送します。

インターネットプロトコル（IP）の役割

インターネットプロトコル（IP）は、データを届ける仕組みにおいて非常に重要な役割を果たしています。IPは、データを送信する際、宛先情報を付けるための規則を定義しています。また、ルーターがパケットを転送する際、IPアドレスによって宛先を決定するため、正しくデータを届けることができるようになっています。

データの受信プロセス

データを受信する際、宛先のコンピューターは、ルーターから受け取ったパケットを再びデータに復元する必要があります。このとき、パケットは送信順序どおりに受信されることが保証されており、宛先のコンピューターは、受信したパケットを元のデータに戻すことができます。

1. パケットを受信する
2. パケットをデータに復元する
3. データを処理する

インターネットでデータを届ける仕組みは、パケット交換を使用しています。パケットは、ネットワーク上のルーターによって受け取り、宛先に近づけられます。IPは、データを送信する際、宛先情報を付けるための規則を定義し、ルーターがパケットを転送する際、IPアドレスによって宛先を決定するため、正しくデータを届けることができるようになっています。

TCPの再送の仕組みは？

TCPの再送の仕組みは、データの送信時に、パケットロスやエラーが発生した場合に、送信側が再送信するデータを管理する仕組みです。TCPは信頼性を保つために、再送の仕組みを採用しています。

TCPの再送の仕組みの基本

TCPの再送の仕組みは、送信側が一定の時間内にACKを待ちます。ACKが返ってきた場合、次のパケットを送信します。一方、ACKが返ってこなかった場合、再送の処理を行います。再送の処理では、再送するパケットを指定し、一定の時間内に再送します。

1. 送信側がデータを送信します。
2. 受信側がACKを返します。
3. 送信側がACKを受け取り、次のパケットを送信します。

TCPの再送のタイムアウト

TCPの再送の仕組みでは、タイムアウトを設定します。タイムアウトは、ACKが返ってきた場合に、《ACKタイムアウト》をクリアします。また、ACKが返ってこなかった場合、再送するパケットを再送し、《ACKタイムアウト》を延長します。《ACKタイムアウト》が繰り返し延長された場合、《コネクションタイムアウト》となり、コネクションが切断されます。

1. タイムアウトを設定します。
2. ACKが返ってきた場合、タイムアウトをクリアします。
3. ACKが返ってこなかった場合、再送するパケットを再送し、タイムアウトを延長します。

TCPの再送の方法

TCPの再送の方法には、主に《ACK》に基づく再送と《ACK》に基づかない再送があります。また、再送するパケットの指定方法には、《シーケンスナンバー》を使用する方法と、《ACKナンバー》を使用する方法があります。

1. ACKに基づく再送：ACKを受け取り、そのACKに入っているシーケンスナンバーを基に、再送するパケットを指定します。
2. ACKに基づかない再送：ACKを待たずに、一定の時間を経過した場合に、再送するパケットを指定します。
3. シーケンスナンバーを使用する方法：シーケンスナンバーを使用して、再送するパケットを指定します。

よくある質問

TCPでのデータ転送の仕組みを説明してください。

TCP（Transmission Control Protocol）は、データを確実に相手のコンピュータに届けるためのプロトコルです。接続を確立し、データをパケット化して送信し、パケットの順序を制御して、データの完全性を保証します。送信側のコンピュータは、TCPヘッダを付加したパケットをネットワークに送信し、受信側のコンピュータは、パケットを受信して順序を整理し、元のデータを再構成します。

TCPパケットの構造を教えてください。

TCPパケットは、TCPヘッダとデータ部で構成されています。TCPヘッダには、送信元ポート番号、送信先ポート番号、シーケンス番号、ACK番号、フラグなどの情報が含まれます。これらの情報は、パケットの送信と受信を管理するために使用されます。データ部には、実際のデータが含まれます。

TCPでのエラー検出と回復を説明してください。

TCPでは、チェックサムを使用してパケットのエラーを検出します。送信側のコンピュータは、パケットにチェックサムを付加し、受信側のコンピュータは、パケットを受信してチェックサムを計算し、エラーを検出します。エラーが発生した場合、受信側のコンピュータは、NACK（ネガティブ・アクナウレッジメント）パケットを送信して、送信側のコンピュータに再送信を要求します。送信側のコンピュータは、エラーのあるパケットを再送信し、受信側のコンピュータは、パケットを再受信して処理します。

TCPのフロー制御について教えてください。

TCPのフロー制御は、ネットワークの混雑を防ぎ、データの転送をスムーズにするための仕組みです。ウィンドウサイズを使用して、送信側のコンピュータは、受信側のコンピュータに許可されるパケットのサイズを制御します。受信側のコンピュータは、送信側のコンピュータにウィンドウサイズを通知し、送信側のコンピュータは、ウィンドウサイズに基づいてパケットを送信します。ネットワークの混雑が発生した場合、ウィンドウサイズは小さくなり、送信側のコンピュータはパケット送信を抑制します。