コネクション指向通信

電気通信およびコンピュータ ネットワークにおいて、コネクション指向通信は、有用なデータを転送する前に通信セッションまたは半永久的な接続が確立される通信プロトコルです。確立された接続により、データが正しい順序で上位の通信層に配信されることが保証されます。もう 1 つの方法は、インターネット プロトコル(IP) やユーザー データグラム プロトコル(UDP) で使用されるデータグラムモード通信などのコネクションレス通信と呼ばれ、異なるネットワーク パケットが独立してルーティングされ、異なるパスで配信される可能性があるため、データが順序どおりに配信されない可能性があります。

コネクション指向通信は、回線交換接続またはパケット モード仮想回線接続を使用して実装できます。後者の場合、伝送制御プロトコル(TCP) プロトコルなどのトランスポート層仮想回線プロトコルを使用して、データを順番に配信できます。下位層のスイッチングはコネクションレスですが、データ リンク層またはネットワーク層のスイッチング モードである場合もあります。この場合、同じトラフィック ストリームに属するすべてのデータ パケットは同じパスで配信され、トラフィック フローは何らかの接続識別子によって識別されるため、ネットワークのパケットごとのルーティング決定のオーバーヘッドが削減されます。

コネクション指向プロトコルサービスは、多くの場合、信頼性の高いネットワーク サービスですが、常にそうであるとは限らない。信頼性の高いネットワーク サービスでは、配信に成功した後に確認応答が返され、データが欠落または破損している場合に自動的に再送信が要求される。非同期転送モード(ATM)、フレーム リレー、およびマルチプロトコル ラベル スイッチング(MPLS) は、コネクション指向の信頼性の低いプロトコルの例である。 ^[要出典] シンプル メール転送プロトコル(SMTP) は、メッセージが配信されない場合にエラー レポートが送信者に送信されるため、信頼性の高いプロトコルであるコネクション指向プロトコルの例である。コネクション指向プロトコルは会話を追跡できるため、ステートフルと呼ばれることもある。

回線交換通信、たとえば公衆交換電話網、ISDN、SONET/SDH、光メッシュ ネットワークは、本質的に接続指向の通信システムです。回線モード通信では、一定の帯域幅が利用可能であり、ビット ストリームまたはバイト ストリームデータが一定の遅延で順番に到着することが保証されます。スイッチは、回線確立フェーズ中に再構​​成されます。

パケット交換通信はコネクション指向であることもあり、これは仮想回線モード通信と呼ばれます。パケット交換のため、トラフィック負荷とパケットキューの長さが変動するため、通信は可変ビットレートと遅延の影響を受ける可能性があります。コネクション指向通信は必ずしも信頼性を意味するものではありません。

コネクション指向のトランスポート層プロトコルは、コネクションレス通信システム上でコネクション指向の通信を提供します。TCP などのコネクション指向のトランスポート層プロトコルは、 IP などのコネクションレスネットワーク層プロトコルに基づいていますが、送信側でのセグメント シーケンス番号付け、パケット バッファリング、受信側でのデータ パケットの並べ替えによって、バイト ストリームの順序どおりの配信を実現します。

コネクション指向のパケット交換データリンクまたはネットワーク層プロトコルでは、通信セッション中、すべてのデータが同じパスを介して送信されます。従来の IP ルーターなどのコネクションレス型データグラム交換のように、各パケットの完全なルーティング情報 (送信元アドレスと宛先アドレス) を使用するのではなく、コネクション指向プロトコルは、チャネル番号またはデータ ストリーム番号 (多くの場合、仮想回線識別子(VCI) で示される) のみでトラフィック フローを識別します。ルーティング情報は、接続確立フェーズ中にネットワーク ノードに提供される場合があり、VCI は各ノード内のテーブルで定義されます。したがって、実際のパケット交換とデータ転送は、低速のソフトウェア ベースのルーティングではなく、高速なハードウェアによって処理できます。通常、この接続識別子は小さな整数です (たとえば、フレーム リレーの場合は 10 ビット、ATM の場合は 24 ビット)。これにより、ネットワーク スイッチが大幅に高速になります。

たとえば、ATM とフレーム リレーは、どちらもコネクション指向の信頼性の低いデータ リンク層プロトコルの例です。信頼性の高いコネクションレス プロトコルも存在します。たとえば、I フレームでデータを渡すAX.25ネットワーク層プロトコルなどですが、この組み合わせはまれであり、信頼性の高いコネクションレスは現代のネットワークでは一般的ではありません。

一部のコネクション指向プロトコルは、コネクション指向データとコネクションレスデータの両方に対応するように設計または変更されています。^[1]

接続指向のパケット モード通信、つまり仮想回線モード通信の例: