RFC 9293: TCP

このRFCが決めたこと

TCPは1981年のRFC 793で標準化されて以来、インターネットの信頼ある通信を支えてきました。しかし40年の間に、初期シーケンス番号（ISN）の予測攻撃対策、緊急ポインタ（URG）の扱い、ホスト要件の補足といった追補・更新・正誤（errata）が別々のRFCとして積み重なり、実装者は全体像を掴むのに十数本を継ぎ接ぎで読む必要がありました。

2022年8月に公開されたRFC 9293は、この散逸した知見をひとつの権威ある文書へ統合し、RFC 793を正式に置き換えました。あわせてRFC 879・6093・6528・6691などを廃止吸収し、RFC 1122などを更新しています。位置づけはInternet Standard、すなわちSTD 7です。新しいプロトコルを発明したのではなく、現に動いている現代のTCPを1本に書き下したことが本RFCの意義です。

ハンドシェイクと状態機械

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TCP接続は、両端が互いの初期シーケンス番号を交換し合意する3ウェイハンドシェイクで始まります。

クライアント                        サーバー
  CLOSED                            LISTEN
    | --- SYN seq=x ------------>     |
 SYN-SENT                        SYN-RECEIVED
    | <-- SYN seq=y, ACK x+1 ----     |
    | --- ACK y+1 ------------->      |
 ESTABLISHED                      ESTABLISHED

各エンドポイントは、CLOSED・LISTEN・SYN-SENT・SYN-RECEIVED・ESTABLISHEDといった状態を遷移していきます。RFC 9293はこの状態機械を、受信セグメントのフラグと現在状態の組み合わせに対する動作として厳密に定義します。ISNを固定値ではなく時刻ベースの乱数から選ぶのは、第三者にシーケンス番号を推測されてセグメントを注入されるのを防ぐためで、これも本RFCが取り込んだ重要な明確化です。

信頼性とフロー制御

TCPが信頼性を持つと言われる根拠は、シーケンス番号と確認応答番号（ACK番号）にあります。送信側は各バイトへ連続した番号を振り、受信側は次に期待するバイト番号をACKで返します。一定時間ACKが来なければ再送し、重複や順序の乱れは番号で検出・整列します。

流量の調整はスライディングウィンドウが担います。受信側はヘッダのウィンドウ欄で、あと何バイト受け取れるかを広告し、送信側はその範囲を超えて送りません。これがフロー制御で、遅い受信側のバッファ溢れを防ぎます。混同しやすいのが輻輳制御ですが、両者は目的が異なります。

RFC 9293がフロー制御だけを定め、スロースタートや輻輳回避といった輻輳制御を別RFCへ委ねるのは、輻輳制御が進化し続ける領域だからです。仕様の中核と可変部分を切り離したわけです。

つまずきやすい点

接続の終了は、各方向を独立に閉じる4ウェイの手順を踏みます。片側がFINを送るともう一方はACKを返し、やがて自分のFINを送り返します。

（能動的に閉じる側）              （相手側）
 ESTABLISHED                    ESTABLISHED
   | --- FIN ----------->          |
 FIN-WAIT-1                     CLOSE-WAIT
   | <-- ACK -----------           |
 FIN-WAIT-2                        |（close待ち）
   | <-- FIN -----------        LAST-ACK
   | --- ACK ----------->          |
 TIME-WAIT                       CLOSED
   |（2×MSL 待機）
 CLOSED

最大のつまずきはTIME-WAITです。能動的に閉じた側だけがこの状態に入り、最大セグメント寿命（MSL）の2倍だけ待ってからCLOSEDへ移ります。理由は2つあります。第一に、自分が最後に送ったACKが失われても、相手のFIN再送へ応答できるようにするため。第二に、同じ4つ組（送信元と宛先のIP・ポート）で新しい接続を張ったとき、前の接続の遅延セグメントが紛れ込むのを、旧セグメントが寿命で消えるまで待って防ぐためです。

まとめ

RFC 9293は新機軸ではなく、40年分の実装知を単一のSTDへ束ね直した決定版のTCPです。3ウェイハンドシェイクと状態機械が接続の一生を規定し、シーケンス番号とスライディングウィンドウが信頼性とフロー制御を支え、輻輳制御は意図的に外部RFCへ委ねられます。TIME-WAITのような細部まで理由を辿れば、TCPがなぜこう設計されたかが腑に落ちるはずです。TCPとUDPの対比はTCPとUDP、プロトコル階層の全体像はTCP/IP、他の規格はRFC精読を参照してください。