TCPとUDPの違いを初心者にもわかりやすく解説！コネクション方式と用途を比較
最終更新
リンドくん
たなべ先生、インターネットで通信するときに「TCP」とか「UDP」って聞くんですけど、これって何が違うんですか？
たなべ
簡単に言うと、TCPは確実に届けることを重視した通信方式で、UDPは速さを重視した通信方式なんだ。それぞれに得意な場面があるんだよ。
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インターネット通信を支える2つの方式
インターネットでデータをやり取りする際、私たちが普段意識することはありませんが、裏側では「どうやってデータを届けるか」という重要な仕組みが働いています。
その中心となるのがTCP（Transmission Control Protocol）とUDP（User Datagram Protocol）という2つの通信プロトコルです。
これらは、どちらもインターネット通信の基盤となるTCP/IPプロトコル群に属していますが、データの送り方や信頼性に大きな違いがあります。
例えば、Webページを見るとき、動画を再生するとき、オンラインゲームをプレイするとき。それぞれの場面で、TCPとUDPは異なる役割を果たしているのです。
この記事では、ネットワークを学び始めた方でも理解できるよう、TCPとUDPの違いを基礎から丁寧に解説していきます。
TCPとは？確実な通信を実現する仕組み
リンドくん
まずTCPから教えてください。どんな特徴があるんですか？
たなべ
TCPはコネクション型通信と呼ばれる方式なんだ。
電話をかけるときに「もしもし」って確認してから話し始めるように、通信する前に相手との接続を確立してから、データを送るんだよ。
TCPの基本的な仕組み
TCP（Transmission Control Protocol）は、信頼性の高い通信を実現するためのプロトコルです。その最大の特徴は、データが確実に相手に届くことを保証する点にあります。
TCPの主な特徴は以下の通りです。
- コネクション型通信 - データを送る前に、送信側と受信側で接続を確立します
- データの到達保証 - データが確実に相手に届いたかを確認します
- 順序の保証 - 送信した順番通りにデータが届くことを保証します
- 再送制御 - データが失われた場合、自動的に再送信します
- フロー制御 - 受信側の処理能力に合わせて送信速度を調整します
スリーウェイハンドシェイク
TCPで通信を始める際には、スリーウェイハンドシェイクという手順を踏みます。これは、通信を始める前の「挨拶」のようなものです。
- SYN（同期） - 送信側が「通信したいです」と要求を送る
- SYN-ACK（同期-確認応答） - 受信側が「わかりました、準備OKです」と応答する
- ACK（確認応答） - 送信側が「了解しました、では始めます」と返答する
この3段階の手順を経て、初めてデータの送信が開始されます。電話をかけるときに「もしもし」「はい、もしもし」「聞こえますか？」「はい、聞こえます」とやり取りするのに似ていますね。
TCPの信頼性を支える仕組み
TCPがデータの到達を保証できる理由は、いくつかの仕組みが組み合わさっているからです。
確認応答（ACK）データを受け取った側は、必ず「受け取りました」という確認応答を返します。もし一定時間内に確認応答が返ってこなければ、送信側は「データが届いていない」と判断して、自動的に再送信します。
シーケンス番号
送信するデータには順番を示す番号が付けられます。これにより、受信側はデータが正しい順序で届いているかを確認でき、もし順番が入れ替わっていても正しく並び替えることができます。
チェックサム
データが通信中に壊れていないかを検証するための仕組みです。もしデータが破損していることが検出されれば、再送信が要求されます。
このように、TCPは複数の仕組みを組み合わせることで、データが確実に、正しい順序で、壊れることなく届くことを保証しているのです。
UDPとは？高速通信を実現する仕組み
リンドくん
じゃあUDPはどうなんですか？TCPとは違うんですよね？
たなべ
そう！UDPはコネクションレス型通信と呼ばれる方式なんだ。
はがきを送るように、相手との事前確認なしにデータをポンと送るイメージだよ。
UDPの基本的な仕組み
UDP（User Datagram Protocol）は、シンプルで高速な通信を実現するためのプロトコルです。TCPとは対照的に、信頼性よりも速度を重視した設計になっています。
UDPの主な特徴は以下の通りです。
- コネクションレス型通信 - 事前の接続確立なしにデータを送信できます
- 到達保証なし - データが届いたかどうかの確認を行いません
- 順序保証なし - 送信順序通りに届く保証はありません
- 再送制御なし - データが失われても再送信しません
- オーバーヘッドが小さい - 制御情報が少ないため、高速です
はがきのような通信方式
UDPを理解するには、「はがき」に例えるとわかりやすいでしょう。
はがきを送るとき、私たちは相手に「今からはがきを送りますよ」と事前に連絡したりしませんよね。ただ住所を書いて、ポストに投函するだけです。そして、相手に届いたかどうかも確認しません。
UDPも同じように、データに宛先の情報を付けて、そのまま送り出すだけです。届いたかどうかの確認も、届く順序の保証もありません。その代わり、非常にシンプルで高速な通信が可能になります。
UDPのシンプルな構造
UDPのデータ（データグラム）は非常にシンプルな構造をしています。
含まれる情報は以下の通りです。
- 送信元ポート番号 - どのアプリケーションから送られたか
- 宛先ポート番号 - どのアプリケーションに送るか
- データ長 - データのサイズ
- チェックサム - データの整合性チェック用（オプション）
- データ本体 - 実際に送りたい情報
TCPと比べると、確認応答やシーケンス番号などの制御情報がないため、ヘッダー（制御情報部分）が非常に小さくなっています。これが高速通信を可能にする理由の一つです。
UDPが速い理由
UDPが高速な理由は以下の点にあります。
- 接続確立の手順がない - すぐにデータ送信を開始できます
- 確認応答を待たない - 一方的に送り続けられます
- 制御情報が少ない - データのオーバーヘッドが小さいです
- 処理がシンプル - 複雑な制御をしないため、処理が軽いです
ただし、これらの特徴は「信頼性を犠牲にして速度を得る」というトレードオフの結果であることを理解しておく必要があります。
TCPとUDPの違いを比較してみよう
リンドくん
なるほど。つまりTCPは確実だけど遅くて、UDPは速いけど不確実ってことですか？
たなべ
その理解で基本的には正解だよ！
それぞれの特徴を表にまとめてみると、違いがよりはっきりするね。
主要な違いの比較表
TCPとUDPの違いを整理してみましょう。
接続方式
- TCP: コネクション型（事前に接続確立が必要）
- UDP: コネクションレス型（すぐに送信開始）
信頼性
- TCP: 高い（到達保証、順序保証あり）
- UDP: 低い（保証なし）
速度
- TCP: 比較的遅い（制御のオーバーヘッドがある）
- UDP: 高速（シンプルな処理）
データの順序
- TCP: 保証される（送信順に届く）
- UDP: 保証されない（順不同で届く可能性）
再送制御
- TCP: あり（失われたデータを自動再送）
- UDP: なし（失われたら失われたまま）
ヘッダーサイズ
- TCP: 20バイト以上（制御情報が多い）
- UDP: 8バイト（制御情報が少ない）
通信確立
- TCP: スリーウェイハンドシェイク（3段階の手順）
- UDP: 不要（すぐに送信可能）
信頼性と速度のトレードオフ
TCPとUDPの違いを一言で表すなら、信頼性と速度のトレードオフと言えるでしょう。
TCPは確実性を重視するため、以下のような「コスト」を払っています。
- 接続確立に時間がかかる
- 確認応答を待つ時間が発生する
- 再送制御で遅延が増える可能性がある
- 制御情報で通信量が増える
一方、UDPは速度を重視するため、以下を「犠牲」にしています。
- データの到達保証がない
- 順序が入れ替わる可能性がある
- データが失われても気づかない
- アプリケーション側で制御が必要
どちらが優れているというわけではなく、用途に応じて適切な方を選ぶことが重要なのです。
どちらを選ぶべきか？
選択の基準は、以下のような観点で考えると良いでしょう。
TCPを選ぶべき場合
- データの欠落が許されない（ファイル転送、メールなど）
- データの順序が重要（テキストメッセージ、HTMLなど）
- 確実性が速度より重要（金融取引、重要な情報など）
UDPを選ぶべき場合
- リアルタイム性が重要（音声通話、動画配信など）
- 多少のデータ欠落は許容できる（ストリーミング、ゲームなど）
- 速度が確実性より重要（DNSクエリ、センサーデータなど）
実際のアプリケーション開発では、これらの特性を理解した上で、目的に最適なプロトコルを選択することが求められます。
TCPとUDPの実際の用途
リンドくん
実際にはどんな場面でそれぞれが使われているんですか？
たなべ
身近なところでたくさん使われているよ！
普段何気なく使っているサービスの裏側では、TCPとUDPがそれぞれの特性を活かして活躍しているんだ。
TCPが使われる主な場面
TCPは、データの確実性が求められる場面で広く使用されています。
Webブラウジング（HTTP/HTTPS）
Webページを表示するとき、HTMLファイルや画像、CSSファイルなどを正確に取得する必要があります。もし一部のデータが欠けたら、ページが正しく表示されませんよね。そのため、WebブラウジングにはTCPが使われています。
ブラウザのアドレスバーにhttps://と表示されているとき、その裏ではTCPによる確実な通信が行われているのです。
メール送受信（SMTP、POP3、IMAP）
メールは重要な情報を含むことが多いため、確実に届く必要があります。送信したメールの一部が欠けていたら、意味が通じなくなってしまいますよね。そのため、メールの送受信にはTCPが使用されます。
ファイル転送（FTP、SFTP）
ファイルをダウンロードやアップロードする際、データが欠けていたらファイルが壊れてしまいます。特に実行ファイルやドキュメントなど、完全性が重要なファイルの転送には、TCPの確実性が不可欠です。
SSH（リモートログイン）
サーバーにリモートでログインして操作する際、入力したコマンドが正確に伝わらないと大変なことになります。そのため、SSHでもTCPが使用されます。
UDPが使われる主な場面
UDPは、リアルタイム性や速度が重視される場面で活躍します。
動画・音声のストリーミング配信
YouTubeやNetflixなどの動画配信、音楽ストリーミングサービスでは、UDPがよく使われます（実際にはRTPというUDPベースのプロトコル）。
動画や音声では、多少のデータ欠落があっても人間の目や耳では気づきにくいものです。それよりも、リアルタイムで途切れなく再生されることの方が重要ですよね。もしTCPを使っていたら、データの再送を待つ間に映像が止まってしまいます。
オンラインゲーム
リアルタイム性が重要なオンラインゲーム、特にFPSやアクションゲームでは、UDPが多く使われます。
例えば、自分のキャラクターの位置情報を送るとき、0.1秒前の位置が確実に届くより、最新の位置がすぐに届く方が重要です。多少データが失われても、次のデータですぐに更新されるため、問題になりにくいのです。
VoIP（インターネット電話）
SkypeやZoomなどのビデオ通話、音声通話では、UDPが使用されることが多いです。
会話では、リアルタイム性が非常に重要です。相手の声が0.5秒遅れて届くより、多少音質が劣化しても即座に届く方が、自然な会話ができますよね。
DNS（ドメイン名解決）
WebサイトのURLからIPアドレスを調べるDNSクエリには、UDPが使われます。
DNSクエリは非常に小さなデータで、応答も高速です。わざわざ接続を確立するTCPを使うより、UDPでサクッと問い合わせる方が効率的なのです。もし応答がなければ、再度問い合わせれば良いだけです。
ハイブリッド方式も存在する
実は、TCPとUDPの両方を組み合わせて使うアプリケーションも存在します。
例えば、オンラインゲームでは以下のような使い分けをすることがあります。
- 重要な情報（ログイン認証、アイテム購入など） → TCP
- リアルタイムな位置情報、動作情報 → UDP
このように、それぞれの長所を活かして組み合わせることで、より効率的な通信を実現しているのです。
まとめ
リンドくん
TCPとUDPの違い、よくわかりました！どちらも大事なんですね。
たなべ
その通り！どちらが優れているというわけじゃなくて、用途に応じて適切に選ぶことが重要なんだ。
ネットワークエンジニアを目指すなら、この違いをしっかり理解しておくことが大切だよ。
この記事では、インターネット通信の基盤となるTCPとUDPの違いについて解説してきました。
重要なポイントをおさらいしましょう。
- TCPは信頼性重視のコネクション型通信で、データの到達保証や順序保証がある
- UDPは速度重視のコネクションレス型通信で、シンプルで高速だが保証はない
- TCPはWebブラウジング、メール、ファイル転送など、確実性が必要な場面で使われる
- UDPは動画配信、オンラインゲーム、音声通話など、リアルタイム性が重要な場面で使われる
- どちらが優れているわけではなく、目的に応じて適切に選ぶことが重要
ネットワークの学習を進めていく中で、TCPとUDPの違いを理解することは、プロトコルの選択やトラブルシューティングにおいて非常に役立ちます。
例えば、アプリケーション開発でネットワーク機能を実装する際、どちらのプロトコルを使うべきか判断できるようになります。
また、ネットワークのパフォーマンスに問題がある場合、プロトコルの特性を理解していれば、原因の特定や解決策の立案がスムーズになるでしょう。
今回学んだ内容は、さらに深いネットワーク技術を学ぶための重要な基礎となります。ぜひ実際のアプリケーションを使いながら、「これはTCPかな？UDPかな？」と考えてみてください。
