恋人時代はTCP、夫婦になったらUDP

1. 恋人時代 ― TCP

送れば返事が来る。返事が来なければ、届かなかったのではないかと心配してもう一度送る。 恋人同士の会話は、相手との接続を確かめながら進むTCPのようです。

2. 会話を始める前にも会話する

TCPでは、いきなり本題を送りません。最初に通信できる状態かを3段階で確認します。

これが3ウェイハンドシェイクです。 TCPは接続を確立してから、データのやり取りを始めます。 本題の前に三つのパケットが必要ですが、双方が送受信できることを確かめられます。

3. 返事がなければ再送する

TCPは送ったデータのバイト位置をシーケンス番号で管理し、受信側から確認応答のACKが返るのを待ちます。 一定時間たってもACKがなければ再送します。同じ範囲のデータが届いた場合、受信側は重複を見分けます。

4. 話の順番も元に戻す

ネットワークでは、後から送ったデータが先に届くことがあります。

もし1番、3番、2番の順で届いても、TCPは番号を見て元の順番へ並べ直します。 アプリケーションには、順序のそろった連続したデータとして渡されます。

ただし、TCPは「メッセージ単位」ではなく連続したバイト列を扱います。 どこまでが一つの発言かは、アプリケーション側で決める必要があります。

5. 夫婦になった後 ― UDP

双方とも必要な情報は送っています。しかし受信確認はありません。 UDPは事前に接続を確立せず、データグラムをそのまま送ります。 届いたかどうかをUDP自身は確認せず、返事を待たずに次の処理へ進みます。

メッセージは届いているのに、会話が少しかみ合いません。 UDPには、到着順を並べ直す機能もありません。

6. パケットロスと大きな遅延

UDPは、途中で失われたデータを自動では再送しません。 必要なら、アプリケーション側で受信確認や再送を実装します。

パケットは失われていませんでした。非常に大きな遅延が発生していただけです。

7. UDPは雑なのではなく、待たない

UDPはTCPの劣化版ではありません。確認や再送を標準で行わない分、処理が単純で、 遅れて届く古いデータよりも最新データを優先したい用途に向いています。

• リアルタイム音声・映像：一瞬前の音を再送して会話全体を止めるより、先へ進みたい。
• オンラインゲーム：古い位置情報を待つより、最新の位置を受け取りたい。
• DNS：短い問い合わせを少ない手順で処理したい。

UDPの上に、用途に必要な確認や再送だけを追加することもできます。 例えばHTTP/3で使われるQUICはUDPを土台にしながら、独自に信頼性や輻輳制御を実現しています。

8. TCPとUDPを並べてみる

9. 結婚生活に必要なプロトコル