パケット

インターネットで通信する際、データを小さく一定のサイズに分割して送ることをパケット通信と言い、その分割された一つ一つのデータのことをパケットと言います。データをパケットに分割して送信することで、たとえ通信途中にエラーが発生したとしても、データを丸ごと再送信する必要はなく、エラーが発生したパケットから通信を再開することができるのです。

パケットの構造は、データの先頭に付けられてデータに関する制御情報が保存された「ヘッダ」部分と、「データ」部分に分かれていますが、これら「ヘッダ」と「データ」からなるパケットにはいくつか種類があり、パケット全体の量もプロトコル（通信方式）によって異なります。

すなわち、パケットは送信される前に、プロトコルによって次々と必要な情報を保存したヘッダを付けられてから目的地まで運ばれ、例えば、プロトコルの一つであるIPは、コンピューターの住所であるIPアドレスを書きなさいと定めており、そもそもの目的がIPアドレスに基づいて最終的な宛先として指定されたコンピューターにデータを届けることなので、パケットに「どうやって目的地まで送るのか、データをどこに送るのか（宛先）」という情報を書いたヘッダを付けて、データを宛先まで送信します。このIPの決まり事に従って送信されるパケットをIPパケットと言います。

しかし、IPだけではパケットが無事に届いたかどうかはわかりません。そこで、TCPやUDPといったプロトコルが、その部分をどうするか決めているのです。

TCPとはデータのやりとりを保証するためのプロトコルで、信頼性の高い通信を実現するために使われており、このTCPの決まり事に従って扱われるパケットをTCPパケットと言います。

TCPではパケットが無事に届いたかを確認したり、届いていないパケットの再送をすることを決めており、特徴としてはスリーウェイハンドシェイク（接続許可要求）という、相手に接続してデータを送る前に、まず互いに通信できる状態かどうかを確認する手順がふまれています。相手と接続するまでにパケットの送受信を3回行うことからこのように呼ばれています。

スリーウェイハンドシェイクは「データを送ってもいいかな？」「OK、こっちからも送っていいかな？」「OK」の3回のやりとりを経て接続を確立するもので、流れとしては下記の通りです。
＜スリーウェイハンドシェイク＞
1. 接続する側（クライアント）から接続を要求するSYNパケットを送る。
2. 接続される側（サーバ）SYNパケットを受け取ると、接続の許可を意味するACKパケットと接続を要求するSYNパケットを組み合わせたパケットを送る。
3. 最後にクライアント側からもACKパケットを送り、接続が確立される。

このスリーウェイハンドシェイクでは、TCPパケットのヘッダの中にあるSYNとACKが、それぞれ接続要求と接続許可を送る際に1bitずつセットされます。

このようにTCPには確実な通信を実現するために多くの決まり事があるので、どうしてもやりとりに時間がかかってしまいます。そこで登場するのがUDPで、UDPの決まり事に従って扱われるパケットをUDPパケットと言います。

UDPパケットのヘッダには送信元と宛先のポート番号しか入っておらず、パケットを送ることを相手に伝えて了解を得てから通信を開始するTCPと違って、UDPは相手に確認をとらずにいきなりパケットを送ります。そのため、UDPはより速くパケットを送ることができるので、リアルタイムで動画配信をしたい時などに使用されます。しかし、TCPで行われていた確認応答をしないので、パケットが無事に相手に届いたかどうかは送信側にはわからず、届かなかったパケットの再送も行いません。

IP、TCP、UDP以外にもプロトコルがあり、それらのプロトコルによって扱われるパケットの種類も様々です。


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