トランスポート層

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4つのラベル付きスタックブロック。 「トランスポート」というラベルの付いた青いブロックは、上から2番目です。
インターネットプロトコルスタックのトランスポート層。

コンピュータネットワークではトランスポート層は、インターネットプロトコルスイートのネットワークスタックOSIモデルのプロトコルの階層化アーキテクチャにおけるメソッドの概念的な分割ですこの層のプロトコルは、アプリケーションにエンドツーエンドの通信サービスを提供します。[2] :§1.1.3 コネクション型通信信頼性フロー制御多重化などのサービスを提供します

インターネットの基盤であるインターネットプロトコルスイートトランスポート層[2]と、一般的なネットワークOSIモデルの実装とセマンティクスの詳細は異なります。インターネットのこの層で現在使用されているプロトコルはすべて、TCP / IPの開発に端を発しています。OSIモデルでは、トランスポート層はしばしばレイヤー4またはL4 [3]と呼ばれますが、TCP / IPでは番号付きレイヤーは使用されません。

インターネットプロトコルスイートで最もよく知られているトランスポートプロトコルは、伝送制御プロトコル(TCP)です。コネクション型の送信に使用されますが、コネクションレス型のユーザーデータグラムプロトコル(UDP)は、より単純なメッセージングの送信に使用されます。TCPは、信頼性の高い伝送およびデータストリームサービスを組み込んだステートフル設計のため、より複雑なプロトコルです。TCPとUDPを合わせると、基本的にインターネット上のすべてのトラフィックを構成し、すべての主要なオペレーティングシステムに実装されている唯一のプロトコルです。定義および実装されている追加のトランスポート層プロトコルには、Datagram Congestion Control Protocol(DCCP)およびStream Control Transmission Protocol(SCTP)が含まれます。

サービス

トランスポート層サービスは、プログラミングインターフェイスを介してトランスポート層プロトコルに伝達されます。サービスには、次の機能が含まれる場合があります。

分析

トランスポート層は、ホストコンピューター上の適切なアプリケーションプロセスにデータを配信する役割を果たします。これには、さまざまなアプリケーションプロセスからのデータの統計多重化、つまりデータセグメントの形成、および各トランスポート層データセグメントのヘッダーへの送信元ポート番号と宛先ポート番号の追加が含まれます。ポート番号は、送信元および宛先IPアドレスとともに、ネットワークソケット、つまりプロセス間通信の識別アドレスを構成します。OSIモデルでは、この機能はセッション層でサポートされています。

一部のトランスポート層プロトコル(UDPではなくTCPなど)は、仮想回線をサポートします。つまり、基盤となるパケット指向のデータグラムネットワークを介してコネクション型通信を提供します。アプリケーションプロセスのパケットモード通信を非表示にしながら、バイトストリームが配信されます。これには、接続の確立、データストリームのセグメントと呼ばれるパケットへの分割、セグメントの番号付け、および順序が正しくないデータの並べ替えが含まれます。

最後に、一部のトランスポート層プロトコル(UDPではなくTCPなど)は、エンドツーエンドの信頼性の高い通信を提供します。つまり、エラー検出コード自動再送要求(ARQ)プロトコルによるエラー回復です。ARQプロトコルは、輻輳回避と組み合わせることができるフロー制御も提供します。

UDPは非常に単純なプロトコルであり、仮想回線も信頼性の高い通信も提供せず、これらの機能をアプリケーションプログラムに委任します。UDPパケットは、セグメントではなく データグラムと呼ばれます。

TCPは、 HTTPWebブラウジングや電子メール転送を含む多くのプロトコルに使用されます。大量のホストへの再送信は不可能であるため、UDPはマルチキャストブロードキャストに使用できます。UDPは通常、スループットが高く、遅延が短いため、IP-TVやIPテレフォニーなど、パケット損失を受け入れることができるリアルタイムのマルチメディア通信や、オンラインコンピュータゲームでよく使用されます。

X.25フレームリレーATMなどの多くの非IPベースのネットワークは、トランスポート層ではなく、ネットワークまたはデータリンク層でコネクション型通信を実装します。X.25では、電話網モデムおよび無線通信システムでは、信頼性の高いノード間通信が下位のプロトコル層に実装されています。

OSI接続モードのトランスポート層プロトコル仕様では、5つのクラスのトランスポートプロトコルが定義されています。TP0は、エラー回復が最小であり、TP4は、信頼性の低いネットワーク用に設計されています。

プロトコル

このリストは、インターネットプロトコルスイートOSIプロトコルスイートNetWareIPX / SPXAppleTalk、およびファイバチャネルのトランスポート層に一般的に配置されるいくつかのプロトコルを示しています

トランスポート層プロトコルの比較

特徴 UDP UDP-Lite TCP マルチパスTCP SCTP DCCP RUDP [a]
パケットヘッダーサイズ 8バイト 8バイト 20〜60バイト 50〜90バイト 12バイト[b] 12バイトまたは16バイト 14バイト以上
典型的なデータパケットのオーバーヘッド 8バイト 8バイト 20バイト ?? バイト 44〜48バイト以上[c] 12バイトまたは16バイト 14バイト
トランスポート層パケットエンティティ データグラム データグラム セグメント セグメント データグラム データグラム データグラム
コネクション型 番号 番号 はい はい はい はい はい
信頼性の高い輸送 番号 番号 はい はい はい 番号 はい
信頼性の低い輸送 はい はい 番号 番号 はい はい はい
メッセージ境界を保持する はい はい 番号 番号 はい はい はい
配達 注文なし 注文なし 順序付けられました 順序付けられました 注文済み/注文なし 注文なし 注文なし
データチェックサム オプション はい はい はい はい はい オプション
チェックサムサイズ 16ビット 16ビット 16ビット 16ビット 32ビット 16ビット 16ビット
部分的なチェックサム 番号 はい 番号 番号 番号 はい 番号
パスMTU 番号 番号 はい はい はい はい
フロー制御 番号 番号 はい はい はい 番号 はい
輻輳制御 番号 番号 はい はい はい はい
明示的輻輳通知 番号 番号 はい はい はい はい
複数のストリーム 番号 番号 番号 番号 はい 番号 番号
マルチホーミング 番号 番号 番号 はい はい 番号 番号
バンドル/ネーグル 番号 番号 はい はい はい 番号
  1. ^ RUDPは公式に標準化されていません。1999年以降、標準関連の開発はありません。
  2. ^ データチャンクヘッダーとオーバーヘッドチャンクを除外します。埋め込まれたチャンクがなければ、SCTPパケットは本質的に役に立たない。
  3. ^ 次のようにカウントされます:12バイトのSCTPヘッダー+16バイトのDATAチャンクヘッダーまたは20バイトのI-DATAチャンクヘッダー+16バイト以上のSACKチャンク。追加の非データチャンク(例:AUTH)および/または追加のデータチャンクのヘッダー。これにより、カウントされない50バイト以上のオーバーヘッドが簡単に増加する可能性があります。

OSIトランスポートプロトコルの比較

ISO / IEC 8073 / ITU-T勧告X.224「情報技術-オープンシステム相互接続-接続モードトランスポートサービスを提供するためのプロトコル」は、クラス0(TP0)からクラス4に指定された接続モードトランスポートプロトコルの5つのクラスを定義します。 (TP4)。クラス0にはエラー回復が含まれておらず、エラーのない接続を提供するネットワーク層で使用するために設計されました。クラス4はTCPに最も近いですが、TCPには、OSIがセッション層に割り当てるグレースフルクローズなどの機能が含まれています。すべてのOSI接続モードプロトコルクラスは、迅速なデータとレコード境界の保持を提供します。クラスの詳細な特性を次の表に示します。[6]

サービス TP0 TP1 TP2 TP3 TP4
コネクション型ネットワーク はい はい はい はい はい
コネクションレス型ネットワーク 番号 番号 番号 番号 はい
連結と分離 番号 はい はい はい はい
セグメンテーションと再組み立て はい はい はい はい はい
エラー回復 番号 はい 番号 はい はい
接続を再開します(過剰な数のPDUが確認応答されていない場合) 番号 はい 番号 はい 番号
単一の仮想回線での多重化と逆多重化 番号 番号 はい はい はい
明示的なフロー制御 番号 番号 はい はい はい
タイムアウト時の再送信 番号 番号 番号 番号 はい
信頼できる輸送サービス 番号 はい 番号 はい はい

ISO / IEC 8602 / ITU-T勧告X.234で指定されているコネクションレス型トランスポートプロトコルもあります。[7]

参考文献

  1. ^ W. Richard Stevens、 TCP / IP Illustrated、Volume 1:The Protocols、Addison Wesley、1994、ISBN0-201-63346-9。
  2. ^ a b R. Braden、ed。(1989年10月)。インターネットホストの要件–通信レイヤー土井10.17487 / RFC1122RFC1122 _
  3. ^ 「インターネットプロトコルスイートの紹介」システム管理ガイド、第3巻
  4. ^ 「X.225:情報技術–オープンシステム相互接続–コネクション型セッションプロトコル:プロトコル仕様」2021年2月1日にオリジナルからアーカイブされました2021年11月24日取得
  5. ^ Brian C. Smith、Cyclic-UDP:優先度主導のベストエフォートプロトコル(PDF) 、 2020年2月23日取得
  6. ^ 「ITU-T勧告X.224(11/1995)ISO / IEC8073」Itu.int 2017年1月17日取得
  7. ^ 「ITU-T勧告X.234(07/1994)ISO / IEC8602」Itu.int 2017年1月17日取得