Part2　TCP編--接続と切断，制御，仲介，確実かつ効率よく届ける

相手のアプリケーションに正確なデータを確実かつ効率よく届けるために，TCPの役割は「接続と切断」，「通信制御」，「アプリケーションとの仲介」という三つの機能に分かれている。Part2では，これら三つの機能を順番に探っていくことにしよう。

　TCPの役割は，相手のアプリケーションに正確なデータを確実かつ効率よく届けることだ。もう少し細かく見ると，「接続と切断」，「通信制御」，「アプリケーションとの仲介」という三つの機能に分かれている（図1）。

図1●TCPによる通信を三つの役割に分けて考えよう

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　「接続と切断」とは，通信相手を呼び出して相手と1対1で通信できる仮想的な通信路を確保すること。通信路は「コネクション」と呼ばれ，ほかの通信にじゃまされずに相手との間で，データを確実にキャッチボールできるようにする。このコネクションを確立する手順が「3WAY（スリーウェイ）ハンドシェーク」である。通信相手を呼び出して，これからキャッチボールを始めるという“あいさつ”を交わすイメージだ。

　「通信制御」とは，通信相手とあいさつを交わしたあとのキャッチボールを確実かつ効率よくできるようにするしくみである。具体的には，送受信するデータ量や送出スピードをコントロールして相手が確実に受信できるようにしたり，通信途中で紛失したデータを再送したりする。

　TCPのもう一つの役割が，「アプリケーションとの仲介」である。「ポート番号」という識別番号や「ソケット」と呼ぶしくみを使って，適切なアプリケーションに受信データを受け渡す。

　では，これら三つの機能を順番に探っていくことにしよう。

役割1　接続と切断
データ転送に先立って3回“あいさつ”を交わす

　TCPに限らず，どんな通信プロトコルでも，データをどういう単位でやりとりし，その制御にどんな情報を使うのかという「プロトコル・フォーマット」を理解することは重要だ。役割1では，TCPのプロトコル・フォーマットを確認するところから始めよう。

IPパケットに収まるTCPセグメント

　まずは，自分のコンピュータからインターネットにあるサーバーへTCPを使ってアクセスするときのことを考えよう（図2）。

図2●TCPはIPパケットのデータ部分に格納される

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　インターネットなどでは，「IPパケット」を基本単位としてやりとりする。しかし，コンピュータはIPパケットをそのまま送り出すわけではない。イーサネットなどとつながっているからだ。この場合IPパケットは，イーサネットで使うMAC（マック）フレームのデータ部分に入る。これと同様に，TCPは，IPパケットのデータ部分に収められる。さらに，このTCPのデータ部分には，Webブラウザなどのアプリケーションが作成したメッセージなどが入る。つまり，アプリケーションが作成したデータは，さまざまなプロトコルによって何重にもくるまれて運ばれる。

　各プロトコルで扱うデータの固まりの呼び方も確認しておこう。イーサネットでは「MACフレーム」，IPでは「IPパケット」（あるいはIPデータグラム），TCPでは「TCPセグメント」と呼ぶ。

最大データ量には制限がある

　TCP/IPの階層構造に関してもう一つ覚えておきたいのは，上位プロトコルのデータ・サイズは，下位プロトコルのデータ・サイズに制限されるという点だ。

　例えば，下がイーサネットなら，中に入るIPパケットの最大サイズはMACフレームのデータ部分の最大サイズ（1500バイト）になる。同様に，そのIPパケットの中に入るTCPセグメントの最大サイズは，IPパケットのヘッダー分（最小で20バイト）を除いたサイズになる。

　TCP/IPの専門用語では，この1回に運べるIPパケットの最大サイズのことをMTU，TCPセグメントのデータ部分の最大サイズのことをMSSと呼ぶ。特にMSSの方は，このあとでしばしば登場するので覚えておこう。