トランスポート層【transport layer】第4層 / layer 4 / レイヤ4 / L4

概要

トランスポート層（transport layer）とは、プロトコルの機能階層の一つで、データの送信元と送信先の間での制御や通知、交渉などを行い、二者間のデータの運搬に責任を追うもの。OSI参照モデルでは第4層、TCP/IP階層モデルでは第3層にあたり、TCP(Transmission Control Protocol)やUDP(User Datagram Protocol)がよく知られる。

ネットワークにおけるデータの伝送手順や形式を定めた通信規約を「プロトコル」（protocol）という。一つのプロトコルは通常ある一つの特定の役割を持っており、人間やアプリケーションに近い側から物理的な装置に近いものまで何種類かを階層型に組み合わせて用いる。

プロトコルの役割を階層構造で整理したモデルとして「OSI参照モデル」と「TCP/IP階層モデル」がよく用いられるが、トランスポート層はいずれにも含まれ、OSIでは4番目の層でネットワーク層とセッション層の間、TCP/IPでは3番目の層でインターネット層とアプリケーション層の間に位置する。

トランスポート層のプロトコルは上位層から送信データを受け付けて制御情報などと共に下位層へ引き渡し、下位層から受信データを受け取って制御情報などを取り去って上位層へ引き渡す。この階層の制御情報は原則として発信元と送信先しか必要としないため、伝送途上で参照・改変されることは稀である。

この階層の主な役割としては、エラー検出・訂正と再送制御、コネクション（仮想的な専用通信路）の確立、データの並び順の整列（順序制御）、フロー制御、輻輳制御、アプリケーションの識別（OSIではセッション層の役割）などである。UDPのように、これらの一部をあえて実装しないことによって伝送速度の向上を図っているプロトコルもある。

プロトコルの例

インターネットを始め現代の通信システムの多くはTCP/IPモデルを採用しているため、インターネット層のIP（Internet Protocol）の上位層として機能するものがトランスポート層のプロトコルである。

最もよく用いられるのはコネクションや再送制御などで高い信頼性を実現する「TCP」（Transmission Control Protocol）で、信頼性よりも速度を重視する用途では最低限の制御しか行わない「UDP」（User Datagram Protocol）が用いられる。両者の中間的な特徴を併せ持つ「DCCP」（Datagram Congestion Control Protocol）や、ストリーミング通信向けの「SCTP」（Stream Control Transmission Protocol）なども用いられる。

第4層/レイヤ4という表記

TCP/IPはOSIモデルとは無関係に設計されたため、厳密には両モデルのトランスポート層の機能・役割は似ているだけで同じではない。また、TCP/IPにおいてトランスポート層は第3階層（インターネット層の上）に位置するが、TCP/IPのプロトコル階層をOSIモデルに従って分類・解釈する方法が広まったため、現在でもUDPやTCPなどを指して「レイヤ4」「L4」のように表記することが多い。