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これまでのL1〜L3では、機器の接続・MACアドレス・IPルーティングといった、ネットワークの通り道を作ってきました。
今回はその上で、実際にアプリケーション同士が通信を行うためのルールを定める「トランスポート層（L4）」について解説します。
特に重要なのは、TCPとUDPの違いとポート番号の理解です。
これはトラブル対応、ファイアウォール設計、提案資料の作成すべてに直結します。
L4（トランスポート層）の役割とは？
トランスポート層は、アプリケーション同士が通信するためのルール（セッション）を確立し、維持・制御する層です。
主な役割は以下の通り
| 機能 | 内容例 |
|---|---|
| 通信の分割・再構成 | パケットを分割して送信し、受信側で正しく再構成 |
| ポート番号による識別 | 複数のアプリを識別し、正しく振り分ける |
| 信頼性の制御 | 確実に届ける or 多少のロスは許容するかを選択 |
TCPとUDPの違いとは？
トランスポート層の通信には、TCP（Transmission Control Protocol）とUDP（User Datagram Protocol）の2つの方式があります。
TCP：信頼性重視の通信
| 特徴 | 内容 |
|---|---|
| コネクション型 | 通信開始前に「3ウェイハンドシェイク」で接続を確立 |
| 再送制御 | パケットの欠損・順番のずれを補正 |
| 信頼性 | 高い（遅くても確実に届く） |
| 用途例 | Web（HTTP/HTTPS）、メール、SSH、FTPなど |
UDP：速度重視の通信
| 特徴 | 内容 |
|---|---|
| コネクションレス | 接続を確立せず即送信 |
| 再送制御なし | 届かなくても気にしない |
| 信頼性 | 低い（ただし速い） |
| 用途例 | DNS、DHCP、NTP、VoIP、ストリーミングなど |
プリセールス向け補足
- 「このサービスはTCP/UDPどちらを使用するのか？」を理解しておくと、ファイアウォール設計やACLの提案時に不可欠
- 提案書ではTCP 443（HTTPS）やUDP 161（SNMP）など、ポート番号と通信方式の組み合わせを明記するのが好ましい
ポート番号とは？ 〜通信の“窓口”〜
IPアドレスが「宛先の住所」だとすれば、ポート番号は「宛先の部屋番号」です。
ポート番号の種類
| 種別 | 範囲 | 例 |
|---|---|---|
| ウェルノウンポート | 0〜1023 | HTTP(80), HTTPS(443), SSH(22) |
| 登録済ポート | 1024〜49151 | MS SQL(1433), RDP(3389) |
| 動的/私用ポート | 49152〜65535 | 一時的なクライアント側ポート |
例：Webアクセス時の通信構成
- クライアント：
192.168.10.5:54123（動的ポート） - サーバー：
203.0.113.10:443（HTTPS）
→ クライアントからは「自分のランダムなポート」から「サーバーの固定ポート」に通信が発生
ファイアウォールとポート番号の関係
通信の可否を制御するファイアウォールでは、IPアドレスとポート番号の組み合わせで許可/拒否を定義します。
よく使うポートと用途（TCP/UDP）
| ポート番号 | プロトコル | 用途 |
|---|---|---|
| TCP 22 | SSH | リモートログイン（Linux） |
| TCP 80 | HTTP | Webサイト（非SSL） |
| TCP 443 | HTTPS | Webサイト（SSL） |
| UDP 53 | DNS | 名前解決 |
| UDP 123 | NTP | 時刻同期 |
| UDP 161 | SNMP | ネットワーク監視 |
プリセールスの実務ポイント
- 「このサービスはTCP or UDPどちらですか？」という顧客からの質問に即答できると信頼感アップ
- 設計書や見積もり時、どのポートが空いている前提かを確認しないと、実装段階でNGが出るリスクあり
トラブル対応にも役立つ知識
サーバーにpingは通るが、アプリが使えない
- L3はOK。L4でポートが閉じている可能性あり
- 対応：telnet / nc コマンドでポート疎通を確認
クライアントが通信できたりできなかったりする
- NAT機器やファイアウォールでのポートタイムアウトが疑わしい
- 対応：セッション維持時間やロードバランサの設定を見直し
TCPの仕組みをもう少しだけ（3ウェイハンドシェイク）
TCP接続は、以下の3つのステップで確立されます
- クライアント → サーバへ
SYN - サーバ → クライアントへ
SYN-ACK - クライアント → サーバへ
ACK
このやり取りが正常に行われて初めて、通信が始まります。
これにより「接続の確立」と「セッションの追跡」が可能となるわけです。
まとめ
トランスポート層の理解は、ネットワーク通信の「目的地（IP）」に対して「何を（アプリケーション）」使って通信するのかを知るための鍵です。
- TCP/UDPの違い
- ポート番号の役割
- ファイアウォールやセキュリティ設計との関連性
を理解しておくことは、プリセールスにも実務エンジニアにも共通して必要な知識です。