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UDPとは？TCP/IP４階層におけるTCPとの違いは

Posted at 2022-02-19

TCP/IP通信プロトコルの４階層モデルにおいて、UDPとTCPは共にクライアントや利用者とサーバー間の通信チャネルを構築するプロトコルである。

両者は同じくトランスポート層（第３層）に位置し、利用するアプリケーション（メール受送信、ウェブサイト閲覧、動画視聴、音声など）によって使い方も通信品質も異なる。

TCPとUDP、定義から見る違い

UDPとは、User Data Protocolの略語で、高速通信を重視する通信プロトコルである。

UDPはコネクションレス型通信プロトコル（事前のやり取りなしで通信を開始させる）として、動画配信、音声通話、モニター監視などのリアルタイム的な分野で活用される。
高速通信を実現した代わりに、パケットロスによる低い信頼性が出てくる。

図１：TCP/IP４階層モデルにおけるUDPとTCP

TCPとは、Transmission Control Protocolの略語で、高い信頼性で安定した通信を重視する通信プロトコル。

TCPはコネクション型通信プロトコル（事前のやり取りを確認した上で通信を開始させる）として、ウェブサイト閲覧、ファイル転送などのデータ完全性が求められるアプリケーションで実用される。
安全かつ安定した高信頼性のデータ転送を実現した一方、転送速度は今ひとつで、UDPより劣っている。

TCPパケットには、３ウェイハンドシェイクの通信動作をサポートする情報が含まれる。例えば、受信確認や返事を記す「ACK」、通信を要求する「SYN」、パケット通信の順番を示す「シーケンス番号」などが付いているため、相当な負荷がかかる。

図２：UDPとTCPの構造的違い

UDPパケットには、送信元ポート番号と宛先ポート番号が含まれるが、確認応答、再送制御などの情報は存在しないため、通信にかかった負荷もTCPより軽い。

UDPと比べて、安全かつ安定した通信を果たしたTCPの動作は複雑で持続的な通信が必要である。

TCPに基づくデータ通信を実行する前に、受送信両側間のコネクション成立が必須となる。そのコネクションの確立を実現した手順は「３ウェイハンドシェイク」と呼ばれる。

◉ SYNパケット（Synchronize Packet）：コネクション確立の前に、クライアントからサーバーに送られるパケットで、最初の接続の申し入れである。
◉ ACK番号（ACKnowledgement）：確認応答番号で、宛先に応答を返すために送る信号パケットである。

図３：３ウェイハンドシェイク通信動作の手順

事前の通知や前触れもなく、通信を開始するのはUDPの特徴である。そのため、通信の品質を引き換えにリアルタイムの高速通信を実現した。

図４：UDPの通信動作の手順

ポート番号とは、通信相手を特定するために用いられる番号で、アプリケーションによって変わる。例えば、ウェブサイトを閲覧していると同時に音声電話をする場合に、データを分類して正しいアプリケーションに送り届ける。

いわば、正しいデータを正しいアプリケーションに届けるために利用する識別番号である。

下記の図に示すように、クライアント側でポート番号がランダムに割り当てられるが、対応サーバー側ではプロトコルによって特定のポート番号が割り当てられる。そのポート番号に基づき、宛先を識別して受送信する。

図５：アプリケーションによる異なるポート番号

プロトコル	UDP	TCP
通信	コネクションレス型	コネクション型
転送速度	高速	低速
信頼性	低い	高い
対応/上位プロトコル	DNS、DHCP、SNMPなど	HTTP、POP、FTPなど
実用例	音声通話、動画視聴など	ウェブサイト閲覧、メール受送信など
メリット・特徴	１、オーバーヘッドが少ない２、パケットロスによる低い信頼性３、高速なデータ転送	１、オーバーヘッドが大きい２、高信頼性：データ欠落が発生しない３、低速だが安定したデータ転送