ビジネス開発者必須講座

P2P/ブロードバンド時代の新・TCP/IP 入門
村上 健一郎第1回

NTT 先端技術総合研究所 主幹研究員

20 年前の技術がなぜ健在なのか？

インターネットはもはや私たちの生活基盤の一部として当たり前のものとなり、単なるデータを運んでくれる土管として使えば済む時代になっています。
しかし、インターネットの中核技術である TCP/IP が開発された 20 年前と現在とでは、それを取り巻く環境がずいぶん変わってきています。たとえば、当初はメールやファイルなどの非リアルタイムの通信が主流だったのが、最近では映像や音声などリアルタイムの通信の比重が増えてきています。
さらには光の時代になり、開発当初の 10kbps から 100Mbps へと 1 万倍もの高速なスピードになってきています。
この連載では改めてインターネットの基本中の基本である TCP/IP について注目し、その仕組みだけでなく背景となっている思想や歴史にも焦点をあてて、その要点を説明していきます。
ネットワークを勉強してみようという人はもちろん、これまでインターネットをブラックボックスとして扱ってきた技術者や、これからインターネットにかかわる新しいビジネスを開拓しようとする人たちにも役立つ内容となっています。
今回から数回にわたって TCP/IP に関するもっとも素朴な疑問に答える形で、その全体像を捉えることにしましょう。

[Q1]
TCP/IP とはそもそも何を意味するのでしょうか？もあります。これは、もともと外交儀礼をんは返事をする代わりに、「トヤー」とい意味する言葉でしたが、通信の分野ではう叫び声といっしょに、しょうゆを旦那に通信手順を示す言葉となりました。プロ

ぶちまけるかもしれません。これは、た

トコルは通信手順ですから、言葉と同じいてい浮気がばれた場合です（図 1）。

ようなものです。たとえば日本語のやりとりを考えてみましょう。

さて、パソコンなどのコンピュータ間の場合にも、同じように応答確認をしな

山田太郎さんは一家団らんの夕食をがら通信処理を進めていくわけです。た取っています。旦那が奥さんに言いましだし、山田家の場合と違ってコンピューた。

タ同士の場合には、厳格にデータの形「しょうゆを取ってくれ」

式、データの処理方法、状態遷移、応答

これに対しては、返事はだいたい決の方法やタイミングなどが決められていま

TCP/IP は、「ティーシーピーアイピー」まっています。
「はいよ」とか「いやだ」とす。また、しょうゆが飛んでくることもあと発音し、通信手順の名前です。スラッか、「あんた自分で取りなさいよ」などでりません。

[A1]
それは通信手段の名前だったシュ（/）の部分は発音しません。TCP はしょう。もし返事がない場合には、奥さTransmission Control Protocol（トランんに聞こえていないのだと思って、再スミッション コントロール プロトコル）、度、「しょうゆを取ってくれ」と旦那は繰り

IP は Internet Protocol（インターネット返すでしょう。奥さんが面倒で聞こえなプロトコル）を略したものです。プロトコ

いふりをしたら、しょうゆが出てくるまで通信の分野はさまざまなプロトコルのルとは、プロトコールと発音される場合何ども言うでしょう。もしかしたら、奥さ名前であふれています。TCP や IP のよ118 │ iNTERNET magazine │ 2005 │ 03 │TCP/IP は複数プロトコルの集合体

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P2P/ブロードバンド時代の新・TCP/IP 入門

うに、各プロトコルには名前が付いてい普通のときて、たいていの場合、プロトコルは「ピー」

倦怠期旦那と略して呼ばれます。ですから、通信の分野の技術者同士が話をしている時に浮気がばれた時

旦那

しょうゆ！

旦那

しょうゆ！

しょうゆ！

は、ピーピー、ピーピーと鳴いているように聞こえます。
奥さん

さて、TCP/IP は、正確には TCP/IP
プロトコル群（Protocol Suite ＝プロトコ

奥さん

奥さん

自分で取りなはれは〜い！

トヤールスイート）と呼ばれ、インターネットを実現するための多数のプロトコルから構成

旦那

旦那

旦那される集合体です（図 2）。TCP と IP は、おおきにとりわけ重要な機能を果たす中心的なプ

ウッ…

ほな いらんわ

ロトコルのため、その 2 つのプロトコル名が代表としてプロトコル群の名称に使われています。たとえば、ウェブを閲覧す

図 1 山田家のプロトコル

るためには、TCP/IP だけでなく、ウェブの表示内容を転送する HTTP（HyperText Transfer Protocol）などの多数のプロトコルが動いて、はじめてブラウ

RTP…

（リアルタイム転送）

SMTP

HTTP

（電子メール用）（ウェブ通信用）

ザーの上にウェブページが表示されます。HTTP は、TCP と IP のプロトコルがUDP

TCP（リアルタイムおよび単発の通信用）（信頼性の高い通信用）

提供する指定された相手まで誤りなくデータを転送するサービス（土管）を利用IP（インターネットの中核的なプロトコル）

します。
インターネットのようなデータ通信でRTP：Real-Time Transport Protocol

は、転送すべきデータを数キロバイトやSMTP ：Simple Management Transport Protocol

数百バイト程度までのデータに分割し、UDP：User Datagram Protocol

TCP：Transmission Control Protocol

IP：Internet Protocol

HTTP ：HyperText Transport Protocol決められた形式のコンテナ（格納箱）に入れて転送します。これをパケットと呼び

図 2 TCP/IP は複数のプロトコルの集合体（TCP/IP プロトコルスイート）で、機能別にモジュール化さます。
IP は、指定された相手までこのパケッれているトを転送するだけで、転送する途中で誤りが発生しても回復をしません。一方、
TCP は、IP の機能を使ってパケットを転送しますが、誤りを検出して再転送によって誤りからの回復を行います。つまり、TCP/IP は、誤りのない理想的な通信路データの通る土管（これをバーチャルサーキットと呼ぶ）を、言い換えると、相手のコンピュータまでデータを通す土管を HTTP に提供してウェブサーバーパソコンいると言えます（図 3）。なお、TCP と同じような機能をもったプロトコルに、誤り

インターネットの 訂 正 を 行 わ な い UDP（ User Datagram Protocol）というものもあります。
図 3 TCP/IP が提供する土管を使ってウェブのデータを転送

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嵐です。こういう言い訳を考えるのに原[Q2]示すものです（図 4）。

稿を書くより力が入ってしまいます。

20 年以上も前に開発された
TCP/IP は、なぜ今日でも通用しているのでしょうか？

まだまだ独壇場？
技術

ここでは、まず最初に、経営学の分析

さい。女子高生の間に、あんなにはやっ手法を使って説明し、次に、技術的な説ていたポケベルもすたれてサービスが廃明をすることにします。

止されるという過程を私たちに示してく

TCP/IP によって実現されている現在[A2]

たとえば、ポケベルを考えてみてくだれました。なぜでしょう？のインターネットは、プロバイダーのネットある特定の商品やサービスが消滅す

ワークやみなさんの家庭や会社にあるる理由には、（1）その分野の需要がなく「ルーター」と呼ばれるパケットの中継やなった、（2）サービスするための装置のTCP/IP

交換をするための装置、パソコンなどの供給が止まった、（3）他の代替の技術に膨大な数の装置から構成される単一の取って替わられた、（4）競争力のある新システムで、コンピュータ通信を実現するしい技術が出てきた、（5）すでに存在し技術とも言えます。

ていた同業者との競争に負けた、などがこれは執筆者泣かせの良い質問です

また、技術やシステムにはライフサイクあります。ポケベルの場合には、すでにね。筆者もその回答を知るのに 20 年もルというものがあります。これは、システ存在していた携帯電話の価格低下によっかかってしまいました。おかげで、原稿ムや技術が生まれて世の中に広がり、そて、（3）の状態になったわけです。では、がなかなかできずに編集者から催促のして、最後は消滅していくという過程をTCP/IP の場合を考えてみましょう。図 5にインターネットに接続されているネットワーク数の推移を示します。
これではっきりとわかるのは、今でも利用者数ポケベル

ケータイ増加し続けているということです。つまり 、インタ ー ネット に 使 わ れ て い る
TCP/IP という技術は、まだ、衰退の時期に到達していないということです。これについては、今後も、その位置は安泰であると筆者は予想しています。その理由は、次のとおりです。

（1）ウェブの閲覧、メール、IP 電話、導入期

成長期

成熟期

衰退期

P2P のファイル交換などの需要がなくなりそうもないこと。

図 4 プロダクトライフサイクル（2）ルーターやパソコンなどの TCP/IP
プロトコルを話す新たな装置が過剰に供

インターネットに接続されているコンピュータ数の推移［億台］
3

給されていること。
（3）
これまで多くの類似のプロトコルに2.5TCP/IP が取って替わってきたこと。後述する次世代のプロトコル IPv6 のような2他のプロトコルに移るには相当のコスト1.5がかかること。
1（4）新しい技術として 10 年前から脚光をあびてきた IPv6 が今でも低調なこと。

0.5（5）インターネットサービスを提供する
094

95

96

97

9899

出典：Internet Software Consortium（http://www.isc.org）

0001020304［年］（すべて1月）プロバイター間の競争はあっても、それはインターネットの中の競争であって、イ

図 5 いまだ世界中で増え続けるインターネット接続数

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ンターネットと競合する世界規模のデーしたが、1 つの IP アドレスを多数の装置れが他のモジュールに波及しないようにタ通信用ネットワークがないこと。

で共用できる NAT（Network Addressして、影響範囲をモジュール内に限定でTranslation）という技術が開発されて現きます。こうすることで、開発のコストを在に至っています。

抑制し、拡張性を確保します。

だいたい、このようなことでしょうか。
この分析に興味がある方は、名著『競争単に、ユーザーの自宅にこの機能を含TCP/IP プロトコル群を設計する時に優位の戦略』（M.E.ポーター著、土岐 坤

む装置、つまり NAT 機能付きルーターも、当然、そうでした。たとえば、IP アド訳、ダイヤモンド社）をご覧ください。

を置けば、ネットワーク側の変更なしに 1

レスは TCP/IP が土管の機能を提供するつのグローバルアドレスで複数のパソコために必要であっても、他のプロトコルンが接続できるのです（図 6）。もしも、では、IP アドレスの番号そのものを使用

健在の理由は巧妙な設計思想

ネットワーク側のすべての装置で変更がするのではなく、後で IP アドレスに変換必要となると、世界中で莫大な投資が一できる論理的な名前、つまり「ドメイン名」度に必要になってインターネットは持ちこを 使 用 す る は ず で し た 。とこ ろ が 、実は、TCP/IP は、さまざまな拡張がでた えら れ な か った でしょう。た だし 、

TCP/IP プロトコル群を構成するプロトコきるように非常に巧妙に設計され、また、NAT を使用するとインターネット側からルの中には、直接 IP アドレスという番号図らずも、一度採用すると他に簡単に移パソコンにアクセスできるようにするのがを埋め込むように設計されたプロトコル

れ な い ように で き て い る の で す 。

面倒になるという問題もありますが、ほがいくつもあるのです。つまり、IP プロ

TCP/IP の設計思想は次のようなものでとんどの人はその必要がないうえにセトコルの部分（前出の図 2 のプロトコル群した。

キュリティー上かえって都合が良いので、の IP 部分）を簡単に別のものに入れ替え「ネットワーク側は簡単にし、複雑な部あまり問題にはなっていません。

られるはずだったのに、実際にはその影現在の TCP/IP プロトコル群が衰退しない技術的な理由を説明しましょう。

分は端末（パソコンやサーバーなど）に追響が他にも波及してしまうことになりまし置き換えられないプロトコルが幸いした？

い出す」
これで、技術の進化がネットワーク側の 大 変 更 を 必 要とし な いように でき、た。このため、交換は困難になったのです。ちなみに、NAT では、この部分に苦労しながら IP アドレスを変換していまユーザーの要求に柔軟に対処できます。

プロトコルやソフトウェアを設計する場

たとえば、TCP/IP では、パソコンや合には、機能別に分割するモジュール（1

このように、TCP/IP は機能の拡張がサーバーなどのすべての端末を一意につの機能の固まり）という考え方を採りま

簡単で、ユーザーの要求に応えられるよ（世界にただ 1 つとして）識別するためにす。これは、一部の問題があっても、そうになっており、しかも他のプロトコルで「IP アドレス」という番号が必要となりまの部分だけを取りかえるだけで全体をなかなか置き換えられないようになってす。インターネットが予想以上に普及した作り直さなくてもよいようにするためでいるので長く使われているのです（次号ために、アドレスが不足するようになります。また、機能を拡張する場合にも、そへ続く）。

す。

NAT についてNATは電源タップのような役割を果たす

以前は、NAT は少数のグローバルアドレスをグローバルアドレスの使われているところ

ノートPC

ローカルアドレスの使われているところ

多数のローカルアドレスのパソコンで譲り合いながら共有するもので、単純にアドレスに変換するものを意味していました。これだけでなく、1 つのグローバルアドレスだけを使インターネット

デスクトップPC

用して同時に多数のローカルアドレスのパソコンがインターネットにアクセスできるように巧妙な変換を行う機能を持つものも開発さ

NAT機能付きルーター
ネット対応
メディアプレーヤー

れ、NAPT（Network Address and PortTranslation）と呼ばれていました。しかし、今では、細かいことを言わず、アドレスの変換を行うものはどれも NAT と呼ばれています。

ネット対応ゲーム機

図 6 NAT を使って 1 つのグローバルアドレスで多数のネットワーク機器を接続

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