TCP／IPとは（UDP）

2021年10月19日2021年11月2日

サーバー上ではたくさんのプログラムが同時に実行されています。

そしてまた同時に複数のユーザーと通信しています。

これらの通信が混信しないようにデータを振り分ける仕組みが「ポート」です。

1. 「保証された通信」と「保証されない通信」
2. 通信が混じらないようにする「ポート番号」
3. ウェルノウンポートとエフェメラルポート
4. クライアント側はランダムなエフェメラルポートが使われる
5. まとめ

「保証された通信」と「保証されない通信」

インターネットで使われている「TCP／IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol)」というプロトコル（通信手段）には、相手に届くことを「保証する通信」と「保証しない通信」の２通りがあり、用途によって使い分けられます。前者を「TCP」「UDP」と呼びます。

IPアドレスについてはこの記事で紹介してください⇨IPアドレスとは

１.TCP(Transmission Control Protocol)

保証する通信です。相手にデータが届いたかどうかを確認しながら送信を行います。エラーが出た時には再送します

Webメール、FTPなどほとんどの通信にこのTCPが使われています。TCPでは「１対１」で通信します。

２.UDP(User Datagram Protocol)

保証されない通信です。相手にデータが届いたかどうかを確認せず送信します。エラーが発生しても再送しません。

データの到着順序も規定されておらず、後に送信したデータが先に送信したデータよりも前に到着することもあります。

エラーチェックがない分だけ効率が良く高速に通信ができるのが特徴です。

またUDPはTCPと違ってネットワークに接続されている全ホストに対してデータを送信する「１対多」の通信もできます。これを「ブロードキャスト（broadcast）送信」と言います。

UDPはDNSサーバーを使ってドメインやIPアドレスを問い合わせるときや、DHCPを使ってIPアドレスを取得する時など１部の通信にだけで使われています。

通信が混じらないようにする「ポート番号」

ほとんどの場合、サーバー上でもクライアント上でも複数のソフトが実行されています。

例えば私たちは普段メールソフトを起動しつつWebブラウザでは、複数のページを開くこともありその時には異なるページへの通信が同時に発生することもありえます。

同時に通信するアプリケーションを通信相手をうまく捌かないとデータが混信する恐れがあります。この問題を解決するのが「ポート」という仕組みです。

TCP／IPでは、TCPとUDPのそれぞれに１〜６５５３５までの「データの出入り口」となる部分を構成しています。この出入り口のことを「ポート(port:港のこと。データを港に出入りする船に見立ててこう呼ぶ）」と呼び、割り当てられている連番のことを「ポート番号（port number)」と言います。

サーバーやクライアントで通信するアプリケーションは必ずどこかのポートを使って通信します。

あるアプリケーションが一旦そのポートを使って通信すると、他のアプリケーションは同じポートで通信できないように排他制御されます。

つまり「先に通信しようとした方」しか通信できないので。異なるアプリケーションでデータが混じることはありません。

ウェルノウンポートとエフェメラルポート

サーバー上のアプリケーションは、クライアントからの接続を受け付けるため、「どこのポート」を開いて接続待ち状態にします。

ここにクライアントが接続してくると、通信が始まります。

ウェルノウンポート

クライアントは、この待ち受けているポートへと接続するわけですが、そのためには「どのアプリケーションが、どのポート番号で待ち受けているのか」を知っている必要があります。

実はサービス（アプリケーション）の種類によって、TCP・UDPのどちらを使いポート番号は何番なのかがあらかじめ定められています。このような「定められたポート番号」を「ウェルノウンポート番号（well-known port number)」と言います。

例えば「メールの送信はTCPポート番号２５番」「Webの通信はTCPポート８０番」「Webの暗号化通信（SSL）はTCPポート４４３番」のように決まっています。

Webサーバーでは、８０番とポート番号４４３番で待ち受けた状態で「Webサーバーソフト」が動作しています。

私たちがWebブラウザで「http://www.it-stepup.com」に接続したときには「www.it-stepup.com」という名前のサーバーのポート８０番に接続します。

すると、サーバ側で待機しているWebサーバーソフトと上手く繋がったりWebページのデータが戻ってくるのです。

ポート番号	TCP／UDP	利用しているサービス（アプリケーション）
20,21	TCP	FTP(ファイルの転送）
22	TCP	SSH（暗号化されたシェル機能）
25	TCP	SMTP（メールの送信）
53	TCP/UDP	DNS
67,68	UDP	DHCP
80	TCP	HTTP（暗号化されていないWeb）
110	TCP	POP３（メール送信）
143	TCP	IMAP４（メール送信）
443	TCP	HTTPS（暗号化されていないWeb）
465	TCP	SMTP over SSL(暗号貸されたメール送信）
587	TCP	SMTP(メールの転送）
989,990	TCP	FTP over SSL(FRPS。暗号化されたFTP）
993	TCP	IMAP４ over SSL(暗号化されたIMAP４）
995	TCP	POP３ over SSL(暗号化されたPOP３）