TCP (Transmission Control Protocol)とは？（ティーシーピー）意味・特徴をわかりやすく解説

Q: TCP (Transmission Control Protocol)とは？

インターネットの基本トランスポートプロトコル。1974年RFC 675・Vint Cerf / Bob Kahn 設計、信頼性 / 順序保証 / フロー制御で IP 上の信頼性通信を実現。

概要

TCP (Transmission Control Protocol) はVint Cerf / Bob Kahn が1974年に IETF RFC 675「Specification of Internet Transmission Control Program」で発表、1981年RFC 793 で正式標準化したInternet の基本トランスポートプロトコル。OSI モデルのトランスポート層 (Layer 4) プロトコル、3-way Handshake (SYN/SYN-ACK/ACK) で接続確立・パケット順序保証・再送・ACK・Window 制御・輻輳制御で信頼性通信を実現する、Internet 通信の柱。

TCP 主要機能

機能	説明
接続確立	3-way Handshake (SYN / SYN-ACK / ACK)
切断	4-way Handshake (FIN / ACK)
順序保証	Sequence Number
信頼性	ACK + 再送
Flow Control	Window Size
Congestion Control	Reno / NewReno / CUBIC / BBR
Reliability	チェックサム検証
多重化	Port 番号 (16bit・0-65535)
Half-Close	片方向クローズ可
Keep-Alive	接続維持

3-way Handshake

TCP 接続確立の仕組み:

Client                  Server
  |                       |
  |--- SYN (seq=x) ------>| (1)
  |                       |
  |&lt;-- SYN-ACK (ack=x+1, seq=y) (2)
  |                       |
  |--- ACK (ack=y+1) ---->| (3)
  |                       |
  |   接続確立完了        |
  |                       |

3往復で接続確立 → データ送信開始。HTTP リクエストごとの接続には100-300ms オーバーヘッド。

輻輳制御 (Congestion Control) 進化

アルゴリズム	年	特徴
Tahoe	1988	初期・Slow Start
Reno	1990	Fast Recovery
NewReno	1999	改良Reno
Vegas	1995	RTT ベース (Linux 採用なし)
CUBIC	2008	立方曲線・Linux default
BBR	2016	Bottleneck Bandwidth (Google・YouTube採用)
BBR v3	2023	改良版

CUBIC は伝統的ロス検知ベース・BBR は帯域・RTT 推定ベースで違うアプローチ、長距離高帯域回線で BBR が圧倒。

TCP vs UDP

項目	TCP	UDP
接続	あり (3-way)	なし
順序保証	あり	なし
信頼性	あり (ACK + 再送)	なし
Flow Control	あり	なし
Congestion Control	あり	なし
ヘッダサイズ	20-60 byte	8 byte
Latency	高 (Handshake)	低
主な用途	HTTP / SSH / SMTP / FTP	DNS / VoIP / DASH / 動画ストリーミング

主要TCP 拡張・RFC

RFC	年	内容
RFC 793	1981	TCP 標準
RFC 1323	1992	High Performance Extensions (Window Scale)
RFC 2018	1996	SACK (Selective ACK)
RFC 2581	1999	Congestion Control Reno
RFC 6298	2011	RTO Computation
RFC 7323	2014	TCP Extensions for High Performance
RFC 7413	2014	TCP Fast Open
RFC 8312	2018	CUBIC

TCP Fast Open (TFO・2014)

接続確立中にデータ送信可能化:

通常: 3-way Handshake → データ送信 (3RTT)
TFO: SYN にデータ含め (1RTT)
再接続時に効果大
Google Chrome / iOS / Linux 5.0+ 対応

FAQ

Q1: 3-way Handshake 不要な改良? A: QUIC (Google 2013-) はUDP 上で0-RTT 接続可能、TCP の遅延問題を解決。HTTP/3 (2022) は TCP→QUIC へ移行中。

Q2: BBR の効果? A: YouTube が2016年BBR 採用で世界平均14%スループット向上・遅延30% 削減。Cloudflare / Spotify / Dropbox 等が採用。

Q3: TCP は廃れる? A: 当面廃れない。HTTP/3 (QUIC) 採用拡大中だが、SSH / Database 等の標準TCP依存アプリは継続。Linux Kernel に深く統合済み。

TCP (Transmission Control Protocol)（ティーシーピー）

概要