TCP/UDPの仕組み

ソケットそけっと

ソケットsocketIPアドレスポート番号TCPAPI

ソケットについて教えて

簡単に言うとこんな感じ！

アプリケーションがネットワーク通信をするための「差し込み口（コンセント）」みたいなものだよ。IPアドレスとポート番号を組み合わせた通信の端点で、プログラムはソケットを通じてデータを送受信するんだ！

ソケットとは

ソケット（Socket）は、ネットワーク通信を行うためのプログラムインターフェースおよびその端点です。具体的にはIPアドレスとポート番号の組み合わせで表現される通信の「窓口」であり、アプリケーションはOSが提供するソケットAPIを通じてネットワーク通信を行います。

TCP通信では、通信を一意に識別するために5つの要素が使われます：プロトコル（TCP）、送信元IPアドレス、送信元ポート番号、宛先IPアドレス、宛先ポート番号。この5-tupleがソケットペアを定義します。

ソケットはもともとUNIXの概念で、1983年にBSD UNIXで導入されました。現在ではLinux・macOS・Windowsなどすべての主要OSが「Berkeley Sockets API（BSD Socket API）」互換のインターフェースを提供しており、プログラミング言語を問わずネットワーク通信の標準的な方法として使われています。

ソケットの種類

種類	説明	使用プロトコル
ストリームソケット	信頼性ある双方向バイトストリーム	TCP
データグラムソケット	非接続型の独立したメッセージ	UDP
RAWソケット	IPレベルで直接アクセス	IP (ICMP等)
UNIXドメインソケット	同一ホスト内のプロセス間通信	-

歴史と背景

1983年：4.2BSD UNIXでBerkeley Socketsが初めて実装
1988年：Winsock（Windows向けSocket API）の元となる仕様が議論される
1993年：Windows NT 3.1でWinsock 1.0がサポートされる
1996年：IPv6対応のSocket APIが追加（getaddrinfo等）
現在：Python・Node.js・Javaなど主要言語のネットワークライブラリはすべてSocketをベースにしている

TCPサーバーとクライアントのソケット通信フロー

Pythonでの簡単なソケット例

import socket

# TCPソケットの作成
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 接続（IPアドレスとポート番号の指定）
s.connect(("example.com", 80))

# データ送信
s.send(b"GET / HTTP/1.0\r\nHost: example.com\r\n\r\n")

# データ受信
data = s.recv(1024)
s.close()

規格・RFC番号	内容
RFC 793	TCP（ソケット通信の基盤）
RFC 3493	IPv6用ソケット拡張API
POSIX.1-2008	ソケットAPIの標準規格