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3ハンドシェイクとは?〜ネットワーク通信の基本を理解しよう〜

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現代のインターネット社会において、情報がスムーズにやり取りされる仕組みは多くの技術によって支えられています。その中でも、「3ハンドシェイク」は、ネットワーク通信の基礎として非常に重要な概念です。本記事では、この仕組みを初心者にも分かりやすく解説します。


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3ハンドシェイクの基本概念

3ハンドシェイクとは、TCP(Transmission Control Protocol)という通信プロトコルにおいて、クライアントとサーバー間で信頼性の高い接続を確立するために行われる通信手順のことです。このプロセスは、「3回のやり取り」を意味する名前の通り、以下の手順で構成されています。


1. SYN(接続要求)

クライアントはサーバーに接続要求(SYNパケット)を送信します。このパケットには、接続開始の意思とともに、通信に必要な初期情報(シーケンス番号など)が含まれています。


2. SYN-ACK(接続承認と応答)

サーバーはクライアントからの接続要求を受け取り、それを承認した上で、応答としてSYN-ACKパケットを送ります。このパケットには、サーバー側の通信初期情報とクライアントの要求を承認した旨が含まれています。


3. ACK(確認応答)

最後に、クライアントはサーバーにACKパケットを送り、通信準備が完了したことを通知します。この時点で、クライアントとサーバーの間で信頼性の高い通信が可能な状態となります。


なぜ3ハンドシェイクが必要なのか?

3ハンドシェイクの主な目的は、「信頼性のある通信」を確立することです。TCPはパケットの喪失や順序の乱れを防ぐためのプロトコルであり、以下のような理由で3回のやり取りが必要になります。

  1. 片方向の誤通信を防ぐ

    クライアントがサーバーに接続要求を送った際、その要求が途中で消失する可能性があります。3ハンドシェイクでは、この問題を回避するため、双方が確実に接続意図を確認します。

  2. 接続パラメータの同期

    シーケンス番号やウィンドウサイズなど、データ通信に必要な情報を事前に交換することで、効率的な通信が可能になります。

  3. リソースの無駄を防止

    誤った接続要求にサーバーがリソースを割くことを避け、通信の信頼性を確保します。


3ハンドシェイクの実際の流れ

以下は、クライアントとサーバーが3ハンドシェイクを行う際の通信の流れを簡単にまとめたものです。

  1. クライアント → サーバー

    SYNパケットを送信(例:接続開始要求)

  2. サーバー → クライアント

    SYN-ACKパケットを送信(例:接続承認と応答)

  3. クライアント → サーバー

    ACKパケットを送信(例:確認応答)

このプロセスが完了すると、双方が「信頼性のある接続が確立した」と認識します。


3ハンドシェイクの応用と関連技術

四方向ハンドシェイク(4-way Handshake)

通信を終了する際には、「4方向ハンドシェイク」という別のプロセスが使用されます。これは、接続の切断が一方的にならないよう、双方が同意を得るための手順です。

TLS/SSLとの関係

3ハンドシェイクはTCPの仕組みですが、TLS/SSLを利用した暗号化通信でも同様に接続確立のためのプロセスが必要です。ただし、TLSでは暗号化鍵の交換が含まれるため、やり取りの内容がより複雑になります。


まとめ

3ハンドシェイクは、インターネット通信の基盤を支える重要なプロセスであり、信頼性の高いデータ送受信を可能にします。この仕組みを理解することで、ネットワーク技術への理解が一層深まるでしょう。これを機に、TCP/IPモデルや関連するプロトコルにも興味を広げてみてはいかがでしょうか?

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