TCPとUDPの違い: どちらのプロトコルが優れているか?

伝送プロトコルは、正常なデータ伝送を維持するための基礎です。最も一般的なプロトコルは、TCP (伝送制御プロトコル) と UDP (ユーザー データグラム プロトコル) です。

Web の閲覧、ストリーミング メディアの視聴、VPN の使用など、転送プロトコルの選択は速度、信頼性、セキュリティに直接影響します。

この記事では、TCP と UDP の動作原理、利点と欠点、およびアプリケーション シナリオについて説明し、読みやすく包括的な技術知識を提供します。

TCPとUDPの違い

TCP と UDP はどちらもネットワーク間でデータを転送するために使用されますが、異なる目的で設計されており、さまざまなシナリオに適しています。

1. TCPとUDP:接続方法

• TCP: TCP は接続指向であり、データ転送を開始する前に信頼性の高い接続を確立します。
• UDP: UDP はコネクションレス型であり、データの送信時に正式な接続が確立されません。

2. 信頼性

• TCP: TCP は、失われたパケットを再送信し、順序が乱れたパケットを並べ替え、確認応答 (ACK) でデータ送信を確認することにより、データ送信を保証します。
• UDP: UDP は、パケットが配信されたかどうか、または正しい順序で配信されたかどうかをチェックしません。

3. TCP vs UDP: 速度と遅延

• TCP: 接続のセットアップ、エラー チェック、再送信のため速度が低下します。
• UDP: 接続のセットアップ、確認応答、再送信をスキップするため、より高速です。

4. データ転送

• TCP: データはストリームの形式で送信されます。つまり、データはパケットに分割され、番号が付けられ、送信先で正しい順序で再構成されます。
• UDP: データは、それぞれ他のパケットから独立した個別のパケット (データグラム) で送信されます。

5. ヘッダーサイズ

• TCP: ヘッダーは大きく (20 バイト以上)、シーケンス番号、確認応答、エラー チェック フィールドが含まれます。
• UDP: ヘッダーが小さい (8 バイト) ため、軽量で効率的です。

6. 利用範囲

• TCP: Web ブラウジング (HTTP/HTTPS)、ファイル転送 (FTP)、電子メール (SMTP、IMAP、POP3)、リモート アクセス (SSH、Telnet)、データベース通信。
• UDP: オンライン ゲーム、ビデオ ストリーミング、Voice over IP (VoIP)、DNS ルックアップ、スポーツのライブ放送。

7. TCP vs UDP: マルチキャストとブロードキャストのサポート

• TCP: マルチキャストやブロードキャストをサポートしていません。1対1の通信用に設計されています。
• UDP: マルチキャストとブロードキャストをサポートし、複数の受信者に同時にデータを送信するのに適しています。

8. 輻輳制御

• TCP: ネットワークの過負荷を防ぐために輻輳制御を実装し、ネットワークの状態に応じてデータ フローを調整します。
• UDP: 輻輳制御が不足すると、ネットワーク トラフィックが重い場合にパケット損失が発生する可能性があります。

TCP と UDP: 要約表

TCPとは何ですか?

TCP はTransmission Control Protocolの略で、インターネット プロトコル スイートの基盤です。TCP は、電子メール、Web ページ、ファイルが宛先にそのまま届くことを保証します。TCP とは何かを詳しく包括的に見ていきましょう。

TCP の概要

データ パッケージを送信し、受信者にそのまま正しく到着させたいとします。TCP はインターネット上のデータに対して次の処理を行います。

• データ転送が始まる前にデバイス間の安全な接続を確立します。
• データを扱いやすいチャンク (パケットと呼ばれる) に分割します。
• 各パケットの配信を追跡して確実にし、パケットが失われた場合でも再送信します。

TCP はどのように機能しますか?

1. 接続の確立: TCP は、3 ウェイ ハンドシェイクと呼ばれるプロセスから始まります。

• SYN: 送信者は通信を開始する意図を伝えます。
• SYN-ACK: 受信側は確認応答し、準備ができたことを知らせます。
• ACK: 送信者が確認応答を確認し、接続が確立されます。

2. データ転送: TCP は膨大なデータをパケットに分割し、各パケットに番号を付けて簡単に再構成できるようにします。パケットがネットワークを移動する際、TCP はパケットが正しい順序で宛先に到着するようにします。パケットが失われた場合、TCP はそれを再転送します。

3. エラー チェック: TCP はチェックサムを使用して送信エラーを検出します。TCP は、受信を確認するために送信者に確認応答メッセージ (ACK) を返します。

4. フロー制御: 受信側の負担を軽減するために、TCP はスライディング ウィンドウ メカニズムを使用して、データのフロー速度を調整します。

5. 接続の終了: 送信が完了すると、TCP は 4 段階のハンドシェイクを使用して接続を安全に閉じ、すべてのデータが送信されたことを確認します。

TCP が重要なのはなぜですか?

• 信頼性: TCP は、データがそのままの順序で到着することを保証します。
• 幅広い使用: TCP は、Web サイトの閲覧 (HTTP/HTTPS) から電子メールの送信 (SMTP)、ファイルのダウンロード (FTP) まで、ほとんどのインターネット アプリケーションで使用されています。
• エラー管理: エラーを検出して修正し、データの整合性を確保します。

TCPの応用

私たちは毎日、気づかないうちに TCP とやり取りしています。たとえば、次のようなことです。

• Web ブラウジング: HTTP/HTTPS 経由で Web サイトにアクセスします。
• 電子メール: SMTP や IMAP などのプロトコルを介してメッセージを送受信します。
• ファイル転送: FTP 経由で確実にファイルを共有します。
• ストリーミングとゲーム: リアルタイムのやり取りのための安定した接続を可能にします。

UDPとは何ですか?

UDP ( User Datagram Protocol ) は、インターネット プロトコル (IP) スイートの中核プロトコルであり、主にネットワーク上のデバイス間でデータを転送するために使用されます。

UDPの主な特徴

• コネクションレス プロトコル: UDP は、データを送信する前に送信者と受信者の間で正式な接続を確立しません。代わりに、パケットを独立して送信します。これにより、接続設定の必要がなくなるため、UDP は高速になります。
• 確認応答または再送信なし: UDP は、パケットが失われたり順序が乱れて到着したりした場合に、パケットの再送信を試行しません。
• 低遅延: 接続のセットアップ、確認応答、再送信がないため、UDP ではデータ転送の遅延が短縮されます。
• 最小限のオーバーヘッド: UDP ヘッダーの長さはわずか 8 バイトです。この最小限のオーバーヘッドにより、処理時間と送信時間が短縮され、軽量なプロトコルになります。
• ブロードキャストおよびマルチキャストをサポート: UDP は、複数の受信者に一度にデータを送信することをサポートします。

UDP はどのように機能しますか?

1. パケット構造: 各 UDP パケットまたはデータグラムは次の要素で構成されます。

• 送信元ポート: 送信アプリケーションを識別します。
• 宛先ポート: 受信アプリケーションを識別します。
• 長さ: データグラムのサイズを指定します。
  チェックサム: データ内のエラーを検出するのに役立ちます。

2. 送信プロセス

• データはより小さな単位に分割されます。
• 各データグラムは宛先に個別に送信され、配信や正しい順序は保証されません。
• 受信側は、順序や完全性に関係なく、データグラムが到着するとそれを処理します。

UDP を使用するのはいつが適切ですか?

UDP は、パケットが確実に宛先に到達することよりも高速なデータ転送が重要なアプリケーションに最適です。一般的な用途には次のようなものがあります。

• ライブ ストリーミング: YouTube Live やオンライン ブロードキャストなどのサービスでは、バッファリングを最小限に抑え、スムーズなストリーミングを提供するために UDP が使用されます。
• ビデオ会議: Zoom や Skype などのプラットフォームは、遅延を減らすために UDP に依存しています。
• オンライン ゲーム: UDP は、ゲームプレイ中に一部のパケットが失われた場合でも高速なデータ転送を確保するために、マルチプレイヤー ゲームで使用されます。
• VoIP (Voice over IP): WhatsApp や Skype などのアプリケーションは、UDP を使用してスムーズなリアルタイムの音声通話を提供します。
• DNS クエリ:ドメイン ネーム システム(DNS) は、高速なクエリ応答トランザクションに UDP を使用し、Web サイトの検索を高速化します。

UDPの欠点

• 信頼性が低い: UDP は配信を保証しないため、パケットが失われたり、正しい順序で送信されなかったりする可能性があります。
• 輻輳制御なし: UDP はネットワーク輻輳を管理しないため、トラフィック量が多いときにパケット損失が発生する可能性があります。
• 組み込みセキュリティなし: UDP は暗号化などのセキュリティ機能を提供しないため、アプリケーションは追加のセキュリティ対策を実装する必要があります。

どちらのプロトコルが優れていますか: TCP と UDP ですか?

TCP と UDP のどちらが優れたプロトコルであるかという質問に対する答えは 1 つではありません。各プロトコルは異なる目的のために設計されており、最適な選択は特定のアプリケーションの要件によって異なります。ニーズに基づいて選択できます。

次の場合は TCP を選択します。

• 確実な配達が必要です。
• データの順序と整合性は重要です。
• アプリケーションには信頼性の高いセッションベースの通信が必要です。

次の場合は UDP を選択します。

• 信頼性よりもスピードが重要です。
• 時折のパケット損失は許容されます。
• リアルタイムで低遅延のアプリケーションを開発しています。

VPN はどのプロトコルを使用しますか?

VPN を使用する場合、プロトコルは接続の速度、セキュリティ、信頼性を決定する上で重要な役割を果たします。ほとんどの VPN は、TCP と UDP の 2 つのトランスポート プロトコルを使用します。

UDPは、 LightningX VPNを含むほとんどのVPNのデフォルトプロトコルです。。ただし、UDP ではパケットの配信や順序は保証されません。TCP はデータの正確性と信頼性に重​​点を置いています。すべてのパケットが正しい順序で配信され、再構成されることを保証します。

LightningX VPN は、ユーザーが高速な体験を得られるように、デフォルトで UDP を使用します。ただし、TCP に切り替える柔軟性も備えています。Netflix や TikTok などのストリーミング メディアを視聴するときには、スムーズで鮮明なビデオを体験でき、大きなファイルを転送したり Web を閲覧したりするときにも、安定したネットワークが得られます。

結論

データの整合性が求められるTCPでも、高速性を追求するUDPでも、それぞれに利点があり、内容に応じて最適なネットワークプロトコルを選択できます。