TCPとUDPの監視とは

前回のトピックでは ネットワーク・プロトコルこれまで、TCPやUDPといったさまざまな種類のネットワーク・プロトコルについて説明してきました。今日はこの2つについてさらに深く掘り下げ、その重要性と監視方法について学んでいこう。

TCP UDPプロトコルとは？

TCP（Transmission Control Protocol）とUDP（User Datagram Protocol）は、一般にTCP/IPと呼ばれるインターネット・プロトコル・スイートの中核をなす2つのプロトコルである。どちらもインターネット上でパケットとして知られているデータのビットを送信するために使用されますが、異なるタイプのネットワークアプリケーションに対応するため、大きく異なる方法で動作します。

TCP（伝送制御プロトコル）：信頼性と接続の方向性

• コネクション指向:TCPはコネクション指向のプロトコルであり、データを送信する前に送信側と受信側の間でコネクションを確立する必要がある。
• 信頼できる:TCPはデータパケットを送信された順番に確実に配送します。パケットが送信中に失われたり破損したりした場合、TCPはそのパケットを再送信する責任を負います。
• フロー制御と輻輳制御:フロー制御（データ転送速度の管理）と輻輳制御（ネットワークの輻輳を防ぐ）のメカニズムが組み込まれており、ウェブ閲覧（HTTP）、電子メール（SMTP、POP3）、ファイル転送（FTP）など、信頼性が重要なアプリケーションに適している。

UDP（ユーザー・データグラム・プロトコル）：スピードと効率

• コネクションレス:TCPとは異なり、UDPはコネクションレス・プロトコルである。データ送信前にコネクションを確立するためのハンドシェイクを必要としないため、データパケットを素早く送信することができる。
• 信頼できない:UDPはパケットの配送を保証しないので、パケットが順番通りに届かなかったり、重複して届いたり、まったく届かなかったりすることがある。UDPにはこれを修正するメカニズムはない。
• 効率的:パケットの順序や信頼性を保証するオーバーヘッドがないため、信頼性よりも速度が重要なアプリケーションではUDPの方が高速で効率的です。UDPはストリーミング・サービス（ビデオやオーディオのストリーミングなど）、オンライン・ゲーム、放送サービスなどで広く使われています。

TCPは信頼性と秩序が最優先される場合に使用され、UDPはデータ伝送の絶対的な信頼性よりも速度と効率が重要な場合に使用される。

TCPとUDPの使用例

TCPとUDPはインターネット・アプリケーションで広く使用されており、アプリケーションの要件に応じてそれぞれ独自の利点を提供しています。ここでは、これらのプロトコルが一般的に使用されている場所を要約します：

TCP使用状況

TCPは、信頼性の高いデータ伝送が重要なアプリケーションに適しています。パケットの順序を管理し、失われたパケットを再送信するその能力は、次のような用途に最適です：

• ウェブ閲覧: HTTP/HTTPSウェブコンテンツ配信のプロトコルは、ウェブページデータの信頼性の高い伝送のためにTCPに依存している。
• 電子メール:のようなプロトコル SMTP (電子メール送信用のSimple Mail Transfer Protocol）、POP3（Post Office Protocol 3）、電子メール検索用のIMAP（Internet Message Access Protocol）は、メッセージが正確に送受信されるようにTCPを使用しています。
• ファイル転送:FTP（ファイル転送プロトコル）とSFTP（SSHファイル転送プロトコル）は、システム間のファイル転送の完全性を保証するためにTCPを使用します。
• セキュアシェル (SSH):あるコンピューターから別のコンピューターへの安全なリモート・ログインに使われるSSHは、信頼性の高い暗号化通信のためにTCPに依存している。
• データベース管理システム:リモートでデータベースにアクセスするアプリケーション。 MySQL そして PostgreSQLトランザクションの完全性を保証するためにTCPを利用する。

UDPの使用

UDPは、パケットの損失はある程度許容できるが、高速で効率的な通信を必要とするアプリケーションで使用される。オーバーヘッドが少ないため、以下のような用途に適している：

• ストリーミング・サービス:IPTVやVoIP（Voice over IP）の一部のようなビデオやオーディオのストリーミング・サービスは、その効率性と低遅延のためにUDPを使用する。
• オンラインゲーム:マルチプレイヤーオンラインゲームでは、UDPを使用してデータ転送を高速化することで、プレイヤーのアクションを大幅に遅延させることなくリアルタイムで維持することができます。
• 放送:マルチキャスト・サービスなど、複数の受信者にデータをブロードキャストするアプリケーションは、多くのユーザーに同じデータを効率的に送信するためにUDPを使用することが多い。
• DNS（ドメインネームシステム）: DNS クエリーは通常UDPで行われるが、これはクエリーのサイズが小さく、TCPコネクションを確立するオーバーヘッドが不要になるためである。DNS関連のアクティビティ監視の詳細については、以下のガイドを参照してください。 DNSモニタリングとは？ 
• DHCP（動的ホスト構成プロトコル）:機器にIPアドレスを自動的に割り当ててネットワークを管理するために使用され、DHCPはシンプルで高速なUDPを使用する。

TCPとUDPのどちらを選択するかは、速度、効率、信頼性に対するアプリケーション固有のニーズによって決まります。TCPはデータの完全性と順序が重要なアプリケーションに選択され、UDPは完全な信頼性よりも速度と低遅延が重要なシナリオに選択されます。