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。
すべての制御情報はヘッダーにある
前置きが少し長くなってしまったが，TCPセグメントの中身に話を移そう。
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| 図4 TCPのプロトコル・フォーマットと主なパラメータの意味 |
一方のデータ部分には，TCPを利用するアプリケーションのデータが入る。具体的には，Webアクセスで使うHTTPのリクエスト・メッセージや，電子メールの送受信データなどが格納される。TCPは，このデータ部分が壊れていないかを確認するが，中身についてはいっさい関知しない。
制御ビットで相手に状況を伝える
ヘッダー部分をもう少しじっくり見てみると，通信相手のアプリケーションを識別するために使うポート番号や，送信データの順番などを確認するために使う「シーケンス番号」など，たくさんのフィールドがある。このうち，この役割1で押さえておきたいのが「制御ビット」のフィールドである。
制御ビットのフィードはTCPセグメントの先頭から数えて107ビット目から始まり，1ビットごとにその領域に名前が付いている。それは順番に，(1)URGアージェント（urgent：緊急確認），(2)ACK（acknowledgement：確認応答），(3)PSH（push：プッシュ），(4)RST（reset：リセット），(5)SYN（synchronize：同期），(6)FIN（finish：終了）――と呼ばれる。それぞれの領域には1か0が入り，1ならば「フラグ（旗）が立つ」という。例えば，ACK領域が1だと「ACKフラグが立っている」あるいは「ACKフラグがオン」という。
TCPは，これらの6種類のフラグをオンにするかオフにするかで，通信相手にさまざまな情報を伝えるのである。
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| 図5 TCPコネクションの確立と切断手順 |
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| 図6 TCPの接続状態はWindowsに付属するNETSTATコマンドで確認できる |
三つの手順であいさつを交わす
では，実際にこのフラグをTCPがどのように使っているかを見ていこう。まずは通信相手と接続するときと，切断するときの手順からだ。TCPでは，相手との通信に先立ち，必ず仮想的な通信路を作る。こうすることで，ほかの通信と完全に分離され，アプリケーションはあたかも相手と1対1で通信しているように使える。この通信路のことを「TCPコネクション」と呼び，相手とTCPコネクションを作ることを「TCPコネクションを確立する」，「TCPコネクションを張る」などと表現する。
TCPコネクションを確立するときは，「3WAYスリーウエイハンドシェーク」と呼ぶ特別な手順を実行する（図5[拡大表示]）。それは，通信相手BにSYNフラグをオンにしたTCPセグメントを送るところから始まる（1）。これは，AからBの方向へデータを送れる通信路を確保したいという通信許可の要請である。これを受け取ったコンピュータBは，通信を許可するかどうかを判断し，OKなら返事としてACKフラグとSYNフラグがオンのTCPセグメントをAへ返信する（2）。これは，AからBへの通信を許可するとともに，BからAへの通信許可を求めるという意味だ。そして最後に，コンピュータAがACKフラグをオンにしたTCPセグメントをBへ送り，コネクションが確立する（3）。
このように3回（3WAY）のやりとりが行われるので3WAYハンドシェークと呼ぶわけだ。ちなみにハンドシェークとは「握手」という意味である。
ここのもう一つのポイントは，一つのTCPコネクションで自分から相手方向への通信路と，相手から自分への通信路の両方，すなわち全2重通信が可能な通信路が作られるという点だ。
なお，TCPコネクションが確立しているかどうかは，UNIXやWindowsに付属するNETSTAT（ネットスタット）コマンドで簡単に確認できる（図6[拡大表示]）。
ミニ解説 PSHやURGフラグのナゾTCPヘッダーの制御ビットのうち，PSHフラグとURGフラグは，今ではちょっとナゾの存在になっている。もともとのRFCでは，PSHフラグは「TCPセグメントを受け取ったら速やかに上位プロトコルへ渡す」，URGフラグは「緊急データ送信のために使う」と規定されている。ところが，TCP/IPのプログラムを開発しているアクセスなどによると「実際にはフラグのチェックはするものの，特別な処理はなにもしていない」（筬島雅之研究員）と言う。守るべきRFCと世の中の実装が必ずしも一致していない一例である。 |
