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ネットワークのトランスポート層とは何ですか?

トランスポート層は、ネットワーク アーキテクチャ全体において重要なコンポーネントであり、デバイス間の信頼性の高い安全なデータ送信を保証する役割を果たします。これは、ネットワーク通信の論理構造を記述するオープン システム相互接続 (OSI) モデルの 4 番目の層で動作します。トランスポート層は、ネットワーク層の上、アプリケーション層の下に存在します。

ネットワークにおけるトランスポート層の主な機能と特徴をいくつか示します。

信頼性:トランスポート層は主に、データが信頼できる方法で目的の受信者に配信されることを保証することに関係します。これは、エラー検出や回復などのメカニズムを実装することで実現されます。チェックサムなどのエラー検出技術はデータ送信エラーの特定に役立ち、自動再送信などの回復メカニズムは、損失または破損したパケットが正常に受信されるまで確実に再送信されます。

フロー制御:トランスポート層は、デバイス間のデータ フローを制御する役割も果たします。これにより、受信機が過剰なデータで過負荷になり、輻輳やデータ損失が発生するのを防ぎます。ストップ アンド ウェイトやスライディング ウィンドウなどのフロー制御メカニズムは、データの送受信速度の管理に役立ち、ネットワーク パフォーマンスを最適化し、輻輳を回避します。

輻輳制御:フロー制御と密接に関係している輻輳制御は、トランスポート層のもう 1 つの重要な機能です。ネットワーク リソースが輻輳したときにデータ フローを調整することで、ネットワークの輻輳を防止します。 TCP の輻輳ウィンドウ メカニズムなどの輻輳制御アルゴリズムは、ネットワーク リソースの過大な負荷を回避するために、ネットワーク状況に基づいてデータ送信速度を動的に調整します。

エラー回復:前述したように、トランスポート層は、データ送信エラーを処理するためのエラー回復メカニズムを提供します。エラーが検出されると、トランスポート層は影響を受けたデータ パケットの再送信を要求し、正常に受信されるまで再送信します。

エンドツーエンド接続:トランスポート層は、デバイス間のエンドツーエンド接続を確立および維持します。これらの接続は、送信者と受信者の間に論理通信チャネルを提供し、エンドポイント間でデータが効率的かつ確実にルーティングされることを保証します。

ポート アドレッシング:トランスポート層は、デバイス上で実行されているさまざまなアプリケーションまたはサービスにポート番号を割り当てます。ポート番号は特定のアプリケーションまたはプロセスを識別し、複数のアプリケーションがデータの競合なしに同じネットワーク接続を介して同時に通信できるようにします。

カプセル化:トランスポート層を介して送信されるデータは、トランスポート層プロトコル データ ユニット (PDU) でカプセル化されます。これらの PDU には、送信元および宛先のポート番号、シーケンス番号、エラー検出メカニズムなどの追加情報が含まれています。

一般的に使用されるトランスポート層プロトコルの例は次のとおりです。

伝送制御プロトコル (TCP):TCP は、フロー制御および輻輳制御メカニズムを備えた信頼性の高いデータ転送を提供する、信頼性の高い接続指向のプロトコルです。

ユーザー データグラム プロトコル (UDP):UDP は、フロー制御やエラー回復機能を使用せずに、より高速なデータ送信を提供するコネクションレス型プロトコルです。オンライン ゲームや音声またはビデオ ストリーミングなどのリアルタイム アプリケーションによく使用されます。

ストリーム制御伝送プロトコル (SCTP):SCTP は、マルチホーミングおよびマルチストリーミング機能をサポートするもう 1 つの信頼性の高い接続指向プロトコルであり、複数のパスまたは接続上で信頼性の高いデータ転送を必要とするアプリケーションに適しています。

要約すると、ネットワーク通信のトランスポート層は、デバイス間の信頼性の高い効率的なデータ配信を保証します。エラー制御、フロー制御、輻輳制御、およびエラー回復を担当し、アプリケーションとサービスがネットワーク上でシームレスに通信できるようにします。