1. 序章

伝送制御プロトコル（TCP）は、接続されたネットワークを介してファイルまたはメッセージを送信するのに役立ちます。 各ファイルは、送信側ネットワークでパケットに分割されます。 パケットは、受信ネットワークに到着するとマージされます。 TCPパケットの最大サイズは64Kです (65535バイト). 通常、パケットサイズはMaximum Transmission Unit（MTU）ネットワークリソースの。 MTUは、ネットワーク内のハードウェアによって設定されるデータ転送制限の最大サイズです。 パケットサイズはMTUを超えてはなりません.  このチュートリアルでは、これらの各用語の背後にある概念を説明し、そのさまざまな側面を探ります。

2. TCP接続

TCP接続は、インターネットプロトコルスイートのコアプロトコルの1つであるTCPを使用し、デジタル通信用の信頼できるプロトコルを提供します。 TCPは、サーバー、ルーター、スイッチなどのネットワークリソースからメッセージを受信し、それらをパケットに分割して、最後にターゲットネットワークリソースに転送します。 インターネットを含むほとんどすべての接続はTCP接続を使用します。 パケットがどのように機能するかについては、以降のセクションで詳しく説明します。 TCP通信を理解するために電子メール通信の例を見てみましょう。 上の図から、メールが7つのレイヤーを介して処理されていることがわかります。 OSIモデル 。 ソースサーバーの各レイヤーは、ターゲットサーバーの対応するレイヤーと通信します。 アプリケーション層では、電子メールクライアントはSMTPプロトコルを使用して、電子メールを送信するときに電子メールサーバーと通信します。 プレゼンテーション層は、メールをASCIIと画像に変換します。 セッション層は、ターゲットサーバーとの接続を確立して維持します。 The トランスポート層メッセージを複数のパケットに分割します送信元サーバーと宛先サーバーの両方のポート情報を追加します 。 ネットワーク層は、対応するものを追加することにより、パケットのルーティングパスを定義します IPアドレス 。 おもしろい各パケットが同じターゲットを移動している場合でも、移動に使用するルートが異なる場合があります 。 データリンク層は、イーサネットを介して転送するパケットを準備し、最終的には物理層が送信しますのような物理的な接続上のフレーム LAN ケーブル、 Wi-Fi 、 またブロードバンド 。 次の図は、上記のプロセスを説明しています。 パケットがターゲットネットワークの物理層（上の図のHost2）に到着すると、ターゲットの電子メールサーバーの各層がパケットを処理してデータを取得し、ターゲットの受信ボックスに電子メールを表示します。

3. フレームとパケット 

内のデジタルデータ交換コンピューターネットワーク使用フレームとパケット 。 フレームとパケットの主な違いは、フレームはビットのシリアルコレクションであり、パケットはフレームにカプセル化されたフラグメント化されたデータであるということです。 パケット OSIモデルのネットワーク層内の単一のデータユニットです。  通常、各パケットにはヘッダーとペイロード 。 ヘッダーには、送信元と宛先のネットワークデバイスのポートとIPアドレスが含まれています。 データまたはメッセージの内容がペイロードです。 たとえば、画像ファイルを転送する場合、ファイルはいくつかのパケットに分割されます。 パケットには、個別に移動する画像の一部が含まれています。 パケットは、受信ネットワークデバイスによって再結合され、イメージファイルを再構築します。 最終的に、それらは結合されて同じ画像ファイルを取得します。 パケットには、ターゲットアドレスに転送するための情報と、送信エラーとデータの整合性をチェックするための情報が含まれています。 データを効率的に分割することで、ネットワークは帯域幅、ルート、デバイス接続などのさまざまなネットワークパラメータを管理できます。

4. パケットサイズが重要な理由

The パケットロス レートはパケットサイズに依存します。 l argeはパケットサイズであり、パケット損失の可能性が高くなります。 パケットサイズは、パケット損失率やスループットなどの通信ネットワークパラメータにさまざまな影響を及ぼします。   TCP接続のパフォーマンスを向上させるには、パケットサイズをMTU未満に保つ必要があります。 The 最大パケットサイズ 1500バイト（ブロードバンド）から576バイト（ブロードバンド）の範囲である必要がありますダイヤルアップ). A ルーター インターフェイスからターゲット接続のMTUを取得できます 構成情報.

4.1. 利点

パケットベースのTCP通信の利点は次のとおりです。

    • ネットワークの帯域幅を効率的に使用します。
  • 通信規格に基づいて可変パケットサイズが使用されます。 
  • 各パケットは、最適なネットワークルートに基づいて独立して移動します。
  • 必要ありません 専用チャンネル パケットのルーティングに使用しますが、宛先ネットワークに接続する利用可能なネットワークパスを使用します。
  • オペレーティングシステムの機能を使用してパケットサイズを構成します。
  • パケットサイズが小さいと、ネットワーク遅延が改善されます

4.2. 短所

パケットベースのTCP接続の欠点は次のとおりです。

  • MTUよりも大きいパケットサイズを設定すると、ジャバリングが発生する可能性があります。
  • パケットサイズが小さいと、送信速度が遅くなる場合があります。
  • 最大パケットサイズがネットワークの物理MTUを超えると、パフォーマンスに影響します。 

5. 異なるMTUのパケットの断片化 

ネットワークを介してIPパケットを送信するTCP通信を使用するソースデバイスを想定します。 パケットサイズは、ターゲットおよび中間ネットワークのMTUよりも小さくする必要があります。 この制限は、ネットワークデータリンク層とハードウェアMTUによるものです。 では、パケットが中間ネットワークまたはターゲットデバイスのMTUよりも大きい場合はどうなりますか？ 答えはパケットをさらに半分に分割します。このプロセスはフラグメンテーションと呼ばれます。 個々のピースはフラグメントであり、ターゲットネットワークで再結合されて、完全なパケットを取得します。 ただし、IPv4やIPv6などのIPプロトコルの種類によっては、次のような状況が発生する可能性があります。

  • IPv4：フラグメント化禁止（DF）フラグがアクティブな場合、パケットのフラグメント化はできません。 DFステータスが非アクティブの場合、ルータはパケットをフラグメントに分割できます。 ターゲットデバイスは、後でフラグメントに再参加できます。 断片化することなく、パケットをソースネットワークに返します。
  • Pv6：パケットはルーターによって断片化され、送信元ネットワークに返されることはありません。

フラグメンテーションがどのように機能するかを見てみましょう。 次の図は、1500バイトのソースデータリンクまたはMTUと1200バイトのターゲットMTUを示しています。 断片化が許可されていることを考慮すると、1400バイトのパケットサイズは1200バイトと200バイトに分割されます。断片化中に元のパケットはどうなるのでしょうか。 それらは破棄され、それらの中のデータは断片化されます。

5.1. 利点

5.2. 短所

  • フラグメントが失われると、パケットを再送信して、フラグメンテーションを再度開始する必要がある場合があります。
  • 最初のフラグメントには、ヘッダーの検査に依存するデバイスで問題が発生する可能性のあるヘッダーのみが含まれています。
  • 特に、断片化されているパケットが少ない場合は、断片化の並べ替えが必要になることがあります。

6. MTUの重要性

MTUは、ネットワークリソースが効果的に確認できるデータバンドルの最大サイズを示す推定単位です。  TCP接続を確立するために他のネットワークが知っておくべき最も重要なパラメータです。より大きなMTUは、より少ないパケットに収まるより多くのデータをサポートし、より高速で改善された伝送パフォーマンスをもたらします。 ただし、通信でエラーが発生した場合、パケットの再送信に時間がかかります。 MTUを小さくすると、ネットワーク遅延を改善できます。

6. 結論

この記事では、TCP接続の最大パケットサイズの概要を説明します。 まず、パケットサイズの概念について説明しました。 次に、パケットサイズを知ることの重要性について話しました。 TCP接続のパケットサイズに関する情報は、TCP接続のパフォーマンスを理解するのに役立ちます。 結論として、ソースネットワークは、パケットサイズがターゲットネットワークのMTUを超えないようにする必要があります。