TCPチェックサムとは何ですか？
TCPサプライヤーとして、私はしばしばTCP（伝送制御プロトコル）の複雑さについて尋ねられ、最も頻繁に調査されるものの1つはTCPチェックサムです。このブログでは、TCPチェックサムが何であるか、その重要性、それがどのように機能するか、そしてネットワーキングの世界で重要な理由を掘り下げます。
TCPの基本を理解する
TCPチェックサムにジャンプする前に、TCPとは何かを簡単に理解しましょう。 TCPは、インターネットプロトコルスイートの基本的なプロトコルです。信頼できる、秩序化された、エラーを提供します - IPネットワークを介して通信するホストで実行されているアプリケーション間でバイトのストリームの配信を確認します。一言で言えば、一方の端から別の端に送信されたデータがそのままで正しい順序で到着することを保証します。
TCPチェックサムとは何ですか？
TCPチェックサムは、TCPで使用されるエラー - 検出メカニズムです。これは、TCPヘッダー、TCPデータ、および擬似ヘッダーを含むTCPセグメントの特定の部分で計算された16ビット値です。このチェックサムの目的は、ネットワーク上に送信されるデータの整合性を検証することです。
送信者がTCPセグメントを作成すると、チェックサムを計算し、TCPヘッダーに含めます。その後、受信者はセグメントを受け取るとチェックサムを再計算します。再計算されたチェックサムが受信されたヘッダーのチェックサム値と一致する場合、受信者はデータがエラーなしで送信されていると想定します。値が一致しない場合、送信中にいくつかの腐敗があったことを示し、レシーバーは送信者にデータを再送信するように要求できます。
TCPチェックサム計算のコンポーネント
1。Pseudo-ヘッダー
擬似 - ヘッダーは、TCPセグメントに実際に送信されていない場合でも、TCPチェックサム計算の一部です。ソースIPアドレス、宛先IPアドレス、プロトコル番号（TCPの6）、TCPセグメントの長さなど、IPヘッダーのフィールドで構成されています。擬似ヘッダーを含めると、TCPチェックサムがIPパケットのソースと宛先を考慮し、検証の追加レイヤーを追加することを保証します。
2。TCPヘッダー
TCPヘッダーには、ソースおよび宛先ポート番号、シーケンス番号、確認番号など、さまざまな制御情報が含まれています。これらすべてのフィールドは、送信中にヘッダー自体が破損していないことを確認するために、チェックサムの計算に含まれています。
3。TCPデータ
TCPセグメントの実際のデータペイロードもチェックサム計算の一部です。これにより、単純なテキストメッセージから大きなファイルに至るまでのデータが、エラーなしで目的地に到着することが保証されます。
TCPチェックサムの計算方法
TCPチェックサムは、補完合計を使用して計算されます。これは、計算プロセスのステップ - バイステップの概要です。
- 初期化：TCPヘッダーのチェックサムフィールドはゼロに設定されています。これは、チェックサム自体がチェックされているデータの一部であり、ゼロに設定すると適切な計算が可能になるために行われます。
- データの準備：TCPセグメント（擬似ヘッダー、TCPヘッダー、およびTCPデータを含む）は、16ビットワードに分割されます。データの長さが16ビットの倍数でない場合、パディングバイトが追加されてそうするようになります。
- 合計：すべての16-ビット単語は、補完算術を使用して一緒に追加されます。補完的な算術では、最も重要なビットからのキャリーが包まれ、最も重要なビットに追加されます。
- 最終チェックサム：合計の補完が取られます。この値は、TCPヘッダーのチェックサムフィールドに配置されます。
受信機がチェックサムを計算すると、同じプロセスに従います。レシーバーでの計算されたチェックサムがゼロの場合（計算中に受信されたチェックサム値が合計に追加されるため）、それはデータがそのままである可能性が高いことを意味します。
TCPチェックサムの重要性
TCPチェックサムは、ネットワークを介したデータ送信の信頼性を確保する上で重要な役割を果たします。主要な利点のいくつかは次のとおりです。
1。エラー検出
前述のように、TCPチェックサムの主な機能は、送信されたデータのエラーを検出することです。電気干渉、信号減衰、ハードウェアの誤動作などのさまざまな要因のためにデータを破損できるネットワーク環境では、チェックサムはこれらのエラーをキャッチするためのセーフティネットとして機能します。
2。データの整合性
データが破損せずに目的地に到着するようにすることにより、TCPチェックサムはデータの完全性を維持するのに役立ちます。これは、金融取引、データベースの更新、ファイル転送など、正確なデータに依存するアプリケーションにとって特に重要です。
3。信頼できるコミュニケーション
必要に応じてエラーを検出して再送信を要求する機能により、TCPは信頼できるプロトコルになります。この信頼性は、データの損失または腐敗が深刻な結果をもたらす可能性のある多くのネットワークアプリケーションの重要な要素です。
REAL-世界のアプリケーションと考慮事項
実際には、ワールドネットワーキングシナリオでは、TCPチェックサムが幅広いアプリケーションで使用されています。たとえば、Webブラウジング、電子メール、オンラインゲームはすべて、信頼できるデータ転送のためにTCPに依存しています。 Webサイトにアクセスすると、WebサーバーはTCPを使用してHTML、CSS、およびJavaScriptファイルをブラウザに送信します。 TCPチェックサムは、これらのファイルが正しく到着することを保証し、ブラウザがWebページを正確にレンダリングできるようにします。
ただし、TCPチェックサムは絶対確実ではないことに注意することが重要です。場合によっては、複数のエラーが互いにキャンセルできるため、データが破損している場合でも正しいチェックサムが生成されます。さらに、チェックサムの計算により、データ送信にオーバーヘッドが追加され、ネットワーク全体のパフォーマンスがわずかに低下する可能性があります。
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結論
結論として、TCPチェックサムはTCPプロトコルの重要なコンポーネントです。信頼できるエラーとして機能し、ネットワークを介して送信されるデータの整合性を保証します。 TCPチェックサムがどのように機能するかを理解することにより、ネットワーク管理者、開発者、およびユーザーは、TCPベースのアプリケーションの信頼性をよりよく理解できます。
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参照
- コンピューターネットワーキング：Andrew S. TanenbaumとDavid J. Wetherallによるトップダウンアプローチ
- TCP/IP Illustrated、Volume 1：The Protocols、by Richard A. Deal