トランスポート層の役割

前回まででインターネット層の学習が終わり、今回からはトランスポート層の学習が始まります。

トランスポート層はOSI基本参照モデルの第4層に位置し、ネットワーク通信において重要な役割を担います。

トランスポート層が果たす役割を知ることで、その中で働くプロトコル（TCPとUDP）についても理解が深まります。

それでは早速、学習に入りましょう。

トランスポート層の役割

トランスポート層は、ネットワークを通じて送受信されるデータを「どのアプリケーションに渡すか」を正確に判断し、最終的にアプリケーション層に届ける役割を担っています。

具体的には、ネットワーク層から受け取ったデータ（パケット）は、まだ「どのアプリ向けか」が判別できません。

そこでトランスポート層が「ポート番号」を使って、正しいアプリケーションを識別します。

たとえば……。

• Webサイトの閲覧なら「80番ポート（HTTP）」
• メール受信なら「110番ポート（POP3）」
• メール送信なら「25番ポート（SMTP）」

このように、トランスポート層はポート番号を確認して適切なアプリへ渡す「仕分け係」のような役割を果たします。

さらに、TCPの場合は途中でデータが欠けたり順番がズレたりしないように管理し、アプリケーション層には「完全かつ正しい形のデータ」を渡します。

つまり、トランスポート層のおかげでユーザーは「Webページが途中で途切れる」「メール本文がバラバラになる」ということがなく、快適にアプリケーションを使える仕組みになっています。

ポート番号とは

ポート番号とは、コンピュータの中で「どのアプリケーション（ソフトウェア）が通信の相手か」を識別するための番号です。

IPアドレスが「通信相手のコンピュータ」を指定するのに対して、ポート番号は「そのコンピュータの中のどのアプリケーションか」を指定します。

たとえば、同じコンピュータで以下のような通信が同時に行われることがあります。

• Webサイト閲覧（HTTP） → ポート番号 80
• メール送信（SMTP） → ポート番号 25
• メール受信（POP3） → ポート番号 110
• 動画ストリーミング（YouTubeなど） → ポート番号 443（HTTPS）

トランスポート層では、これらのポート番号を見て各データの送り先を「Webサーバアプリ」「メールサーバアプリ」などというように仕分けを行います。

ポート番号は 0〜65535 までの範囲があり、大きく3つに分類されます。

ポート範囲	内容・用途
0〜1023	ウェルノウンポート（HTTPやSMTPなど標準サービス）
1024〜49151	登録済みポート（特定のサービスやアプリケーション用）
49152〜65535	動的ポート・プライベートポート（一時的な通信やユーザー自由利用）

ウェルノウンポート番号

ポート番号は通信相手のアプリケーションを識別するための重要な仕組みですが、その中でも0〜1023番のポートは「ウェルノウンポート番号（Well-known Ports）」と呼ばれています。

これは、インターネット標準の主要なサービスやプロトコルに割り当てられている番号です。

たとえば以下のようなものがあります。

ポート番号	サービス名	プロトコル	説明
20 / 21	FTP	TCP	ファイル転送プロトコル
22	SSH	TCP	リモートログイン、リモートシェルアクセス、ファイル転送（SCPやSFTPを介した）
23	Telnet	TCP	テレネット（Telnet）プロトコル（非推奨）
25	SMTP	TCP	メール送信プロトコル
53	DNS	TCP / UDP	ドメイン名解決サービス
67 / 68	DHCP	UDP	ネットワーク設定に関するプロトコル
80	HTTP	TCP	Webサイト閲覧（通常のWeb通信）
110	POP3	TCP	メール受信プロトコル
123	NTP	UDP	時刻同期プロトコル
143	IMAP	TCP	メール受信プロトコル（IMAP）
161 / 162	SNMP	UDP	ネットワーク機器管理プロトコル
179	BGP	TCP	ボーダーゲートウェイプロトコル（経路制御）
443	HTTPS	TCP	暗号化されたWeb通信
520	RIP	UDP	ルーティング情報プロトコル
546	DHCPv6 Client	UDP	IPv6クライアント向けIPアドレス自動割り当て
547	DHCPv6 Server	UDP	IPv6サーバー向けIPアドレス自動割り当て
587	Submission	TCP	メール送信（SMTP Message Submission）
989	FTPS Data	TCP	SSL/TLSによるFTPデータ転送
990	FTPS Control	TCP	SSL/TLSによるFTP制御通信
993	IMAPS	TCP	SSL/TLSによるIMAPメール受信
995	POP3S	TCP	SSL/TLSによるPOP3メール受信

ウェルノウンポート番号は全世界で共通のルールとして使われているため、特定のサービスやアプリケーションがどのポートで通信しているのかが明確になります。

これにより、トランスポート層は正確にアプリケーションを識別し、通信の成立を支えています。

コネクション型とコネクションレス型について

トランスポート層で使用されるプロトコルは、大きく「コネクション型」と「コネクションレス型」に分けられます。

コネクション型（Connection-oriented）

代表的なプロトコル：TCP（Transmission Control Protocol）

コネクション型は、通信を開始する前に相手との間で接続（コネクション）を確立し、仮想的な通信路を構築してからデータを送受信します。

※コネクションとは、通信するアプリケーション同士が互いに通信準備ができていることを確認し合い、情報のやり取りを安全に行うための仕組みです。

このコネクションは、アプリケーション間で1対1（ユニキャスト）の通信のみで採用されるのが特徴です。

TCPはこの仕組みを採用しており、通信中はデータが正しい順番で届くよう管理され、万が一エラーが発生した場合は再送処理が行われます。

TCPは主にWeb通信（HTTP/HTTPS）やメール送信（SMTP、IMAP、POP3）など、正確なデータ転送が求められる場面で広く使用されます。

また、データ量が多いファイル転送やアプリケーション間の正確な通信が必要な場合にも採用されます。

コネクションレス型（Connectionless）

代表的なプロトコル：UDP（User Datagram Protocol）

コネクションレス型は、事前の接続手続きを行わず、相手のアプリケーションに対して必要なデータを一方的に送り出します。

データは送信された順に届けられる保証がなく、受信側で順番が入れ替わる可能性もあります。

この方式は、1対多（ブロードキャストやマルチキャスト）通信にも対応可能なため、複数の受信者に同時にデータを配信する用途にも適しています。

UDPはその軽量さと高速性から、リアルタイム性が重視される通信に適しています。

具体例としては、音声通話（VoIP）や動画配信（ストリーミング）、オンラインゲーム、DNSクエリなどがあり、多少のデータ欠落よりも速度や遅延の少なさが重要視される場面でよく使われます。

まとめると、コネクション型は信頼性重視の通信、コネクションレス型は速度とリアルタイム性重視の通信に使われ、それぞれの特徴を活かしてトランスポート層はアプリケーション層へのデータ転送を支えています。

まとめ

トランスポート層は、ネットワーク通信の中核としてアプリケーション間の正確なデータ伝送を担う重要な役割を果たしています。

ポート番号によるアプリケーション識別や、信頼性・効率性の異なるプロトコルの使い分けによって、Webサイト閲覧から動画配信、メールの送受信に至るまで、私たちが日常的に利用するさまざまなサービスの土台を支えています。

さらに、オンラインゲームやリアルタイムチャット、音声・ビデオ通話など、現代の多様なインターネットサービスにもトランスポート層は欠かせない存在です。

これらのサービスは、トランスポート層の適切なプロトコル選択と制御によってスムーズな通信が可能となり、快適なユーザー体験を実現しています。

トランスポート層を理解することで、より効率的で安定したネットワーク運用を目指すことができるでしょう。