トランスポート層（Transport Layer） は、ネットワーク通信において非常に重要な役割を果たしています。
この層は、データの送信元と送信先の間でデータの転送を管理し、信頼性の高い通信を提供するために必要な制御や通知を行います。
本記事では、トランスポート層 がネットワーク通信においてどのように機能し、どのプロトコルがその役割を担うのかについて詳しく解説します。
OSI参照モデルとTCP/IP階層モデルの違いを含め、実際のプロトコルの使用例も紹介します。
トランスポート層の基本概念
トランスポート層の位置と役割
トランスポート層 は、OSI参照モデルの第4層およびTCP/IPモデルの第3層に位置します。
この層の主な役割は、ネットワーク層からデータを受け取り、送信先まで確実に届くようにデータの送信を管理することです。
TCP（Transmission Control Protocol）やUDP（User Datagram Protocol）などのプロトコルがこの層で使用され、データの転送方法やエラー検出、フロー制御を担当します。
OSI参照モデルとTCP/IPモデルでの位置づけ
OSI参照モデルでは、トランスポート層は第4層に位置し、ネットワーク層（第3層）とセッション層（第5層）の間でデータを管理します。
これに対して、TCP/IPモデルでは、トランスポート層は第3層として、インターネット層（第2層）とアプリケーション層（第4層）の間に位置しています。
このように、両モデルの役割は似ていますが、異なる階層で処理されています。
トランスポート層の主要なプロトコル
TCP（Transmission Control Protocol）
TCP は、信頼性の高いデータ転送を提供するために使用されるプロトコルです。
コネクションの確立、データの再送制御、順序制御を行い、データが送信元から送信先に正確に届くことを保証します。
インターネットをはじめとする多くの通信システムで使用されており、ウェブブラウジングや電子メールなど、データの完全性が重要な用途に広く利用されています。
UDP（User Datagram Protocol）
一方、UDP は、データの転送速度を重視する用途に適したプロトコルです。
TCPに比べて信頼性は低いですが、最小限の制御を行うことで高速なデータ転送が可能です。
リアルタイムのストリーミングや音声通話など、遅延を避けるために高速で転送する必要がある場合に使用されます。
DCCP（Datagram Congestion Control Protocol）
DCCP は、UDP のように最小限の制御を行いながら、ネットワークの輻輳（混雑）を管理するプロトコルです。
ストリーミングやオンラインゲームなど、データ転送速度とネットワークの安定性を両立させるために使用されます。
SCTP（Stream Control Transmission Protocol）
SCTP は、ストリーミング通信向けのプロトコルで、データの順序やコネクション管理に加えて、冗長性のある通信経路を使用することで、ネットワークの故障に対する耐障害性を提供します。
主に、VoIP（Voice over IP）やインターネット電話などで使用されます。
トランスポート層の重要な機能
エラー検出と訂正
トランスポート層では、データ転送中に発生する可能性があるエラーを検出し、訂正する機能があります。
特にTCPプロトコルでは、データが正確に送信されることを保証するため、受信側でエラーが検出されると再送が行われます。
コネクション管理
TCP では、データ転送の前に「ハンドシェイク」と呼ばれる手順を使って通信を確立します。
この過程で、送信元と受信先の間で仮想的な専用通信路が確立され、データの送受信が行われます。
フロー制御と輻輳制御
トランスポート層は、受信側の処理能力を超えないようにデータの送信速度を調整するフロー制御を行います。
また、ネットワークの混雑状況を管理するための輻輳制御も行い、過度なデータ送信がネットワークのパフォーマンスを低下させないようにします。
トランスポート層の実際の使用例
ウェブブラウジングと電子メール
ウェブブラウジングや電子メールの送受信は、主にTCPプロトコルを使用して行われます。
これにより、ページやメッセージが正確に届くことが保証され、ユーザーが快適にインターネットを利用できるようになります。
リアルタイム通信
音声通話や動画会議では、UDPが使用されることが多いです。
これにより、データの遅延を最小限に抑え、リアルタイムでの通信を可能にします。
まとめ
トランスポート層は、ネットワーク通信における基盤となる部分であり、データの信頼性を確保するために不可欠なプロトコル群を提供します。
TCP、UDP、DCCP、SCTPなどのプロトコルは、それぞれ異なる用途に合わせた通信手段を提供し、現代の通信システムを支えています。
この層の機能を理解することで、より効率的なネットワーク設計やトラブルシューティングが可能になります。