TCP と UDP、ポート番号の役割

結論：TCPは確実さ、UDPは速さ

TCPは確実に届けるために手間をかける方式で、UDPは手間を省いて速く送る方式です。どちらもIPの上にあるトランスポート層（アプリとネットワークの間で、データの届け方を決める層）のプロトコルです。試験では「信頼性ならTCP、リアルタイム性ならUDP」がそのまま問われます。

たとえるなら、TCPは書留郵便（受け取りの確認があり、届かなければ送り直す）です。UDPはポストへの投函（出したら終わりで、届いたかは確かめない）です。

ひっかけの定番は、選択肢にHTTP・IP・ICMP・PPPなど層の違うものを混ぜることです。「トランスポート層のプロトコル」と書かれていたら、候補はTCPとUDPの2つだけと覚えてください。

どのアプリがTCP／UDPを使うか（主なポート番号つき）

欠けると困るものはTCP、短いやり取りや速さ優先はUDPと考えると当てやすくなります。時刻合わせのNTPは、UDPを使う代表として出題されています。

DNSは普段の問合せはUDPですが、大きな応答などではTCPも使います。試験では「UDPを使うものはどれか」でNTP・DNSが正解になると押さえておけば十分です。

FTPだけは、命令をやり取りする「制御用（21番）」と、ファイル本体を流す「データ転送用（20番）」でポートが分かれています。「データ転送用と制御用に異なるウェルノウンポート」と聞かれたらFTPです。POP3・SMTP・SNMPは1つのポートだけを使います。

ポート番号は「アプリの内線番号」

ポート番号は、1台のコンピュータの中で、どのアプリ（サービス）宛ての通信かを見分ける番号です。IPアドレスが会社の代表電話番号だとすると、ポート番号は内線番号です。代表番号（IPアドレス）でビルまでは届き、内線番号（ポート番号）で担当者（Webサーバのプログラム、メールのプログラムなど）につながります。

ポート番号には2種類あります。サーバ側のサービスにはウェルノウンポート（0〜1023番。HTTPなら80番のように決まっている番号）を使います。クライアント側は、通信のたびにOSが空いている番号を動的に割り当てます（例：50001番）。

試験では、似た「番号」「アドレス」との区別が問われます。

「通信相手のアプリケーションを識別する」とあれば答えはポート番号です。プロトコル番号は「IPより上位の層」を識別するもので、「下位の層」ではありません。IPアドレスはIPヘッダに入っていて、TCP/UDPヘッダには入っていません。

戻りパケットでは送信元と宛先が入れ替わる

**返事のパケットでは、送信元と宛先がそっくり入れ替わります。**手紙の返信で「差出人」と「宛先」が逆になるのと同じです。サーバが返事用に新しい番号を割り当てることはありません。

flowchart LR
  PC["PC（ポート50001・動的割当て）"] -->|"往路：送信元50001 → 宛先80"| SV["Webサーバ（ポート80）"]
  SV -->|"復路：送信元80 → 宛先50001"| PC

この入れ替えができるのは、往路のパケットに送信元ポート50001が書いてあるからです。サーバはそれを見て、「50001番宛てに返せばよい」と分かります。

TCPコネクションはIPアドレスとポート番号の4つ組で決まる

**TCPコネクション（1本の接続）は、送信元IPアドレス・宛先IPアドレス・送信元ポート番号・宛先ポート番号の4つで識別します。**同じPCから同じWebサーバに2本つないでも、PC側のポート番号が違うので別の接続として区別できます。

**MACアドレスは含めません。**MACアドレスはルータを越えるたびに書き換わるので（前のレッスンの内容です）、端から端までの接続を見分ける材料になりません。「セションID」もTCPの識別には使いません。

URLの読み方

URLは「スキーム:// ホスト名 : ポート番号 / パス」の順に並んでいます。例：http://host.example.co.jp:8080/file

ひっかけは「:8080はプロキシ経由の意味」「fileはHTMLファイルの意味」「.jpだからサーバは日本国内」です。どれも誤りで、:8080は単にポート番号、パス名から形式は決まらず、.jpはドメイン名でありサーバの所在地を保証しません。

試験での問われ方

• 「信頼性よりリアルタイム性」「コネクションレス」「確認応答・順序制御をもたない」 → UDP。選択肢にHTTP（アプリケーション層）・IP（ネットワーク層）・ICMP・PPPを混ぜてくる
• 「UDPを使うものはどれか」 → NTP（またはDNS）。FTP・POP3・TELNET・SMTP・HTTPはTCP
• 「通信相手のアプリケーションを識別」 → ポート番号。MACアドレス・プロトコル番号・シーケンス番号が並ぶ
• 戻りパケットのポート番号 → 往路を入れ替えるだけ。「サーバ側で別の番号を割り当てる」は誤り
• TCPコネクションの識別 → IPアドレス2つ＋ポート番号2つ。MACアドレスを含めた「全部○」の選択肢に注意
• データ転送用と制御用でポートが別 → FTP（20と21）