スライディングウィンドウ

読み：すらいでぃんぐうぃんどう　／　英語表記：sliding window

送信側が、受信側からの確認応答を待たずに続けて送れるデータの量（ウィンドウ）を決め、確認応答が届くたびにその範囲をずらしていく方式。TCPのフロー制御に使われる。

イマシルちゃんの解説

1つ送るたびに「届いた？」「届いたよ」ってやり取りしてたら、時間がかかって仕方ないよね。

そこでTCPは、「返事を待たずに、ここまでは続けて送っていいよ」っていう枠（ウィンドウ）を決めるんだ。
返事が届いたら、その分だけ枠を前にスライドさせて、また続きを送る。
これがスライディングウィンドウ！たくさんのデータをスイスイ送れるんだよ。

より深い解説

定義

スライディングウィンドウは、確認応答を待たずに送信できるデータの範囲（ウィンドウ）を設け、確認応答を受け取るたびにウィンドウを前に移動（スライド）させながら送信を続ける方式である。TCPでは、受信側が受け入れられる量をウィンドウサイズとして通知し、送信側はその範囲内で送る。これにより、受信側の処理が追いつかないほど送りすぎることを防ぐ（フロー制御）。

1つずつ確認する方式との比較

方式	動作	1往復の時間（RTT）あたりに送れる量
ストップアンドウェイト	1つ送るごとに確認応答を待つ	1セグメント
スライディングウィンドウ	ウィンドウの範囲まで続けて送る	ウィンドウサイズ分

ウィンドウの動き

送信するデータは、送信側から見て次の4つに分けられる。

|  確認済み  |  送信済み・未確認  |  送信可能・未送信  |  送信不可  |
             └────────── ウィンドウ ──────────┘

確認応答番号が届くと、ウィンドウの左端がその番号まで進み、右端も同じだけ進む。その結果、新しく送れるデータが増える。

ウィンドウサイズとスループット

ウィンドウ制御を使うTCPでは、1つのコネクションのスループットの上限は、次のように見積もれる。

スループットの上限 ≒ ウィンドウサイズ ÷ RTT

例：ウィンドウサイズ64Kバイト、RTT 10ミリ秒の場合
65,536バイト × 8 ÷ 0.01秒 ≒ 52Mビット/秒

回線がどれだけ速くても、ウィンドウサイズが小さいとこの上限を超えられない。回線の帯域とRTTの積（帯域遅延積）より大きなウィンドウが必要になる。

ウィンドウスケールオプション

TCPヘッダーのウィンドウサイズのフィールドは16ビットで、最大65,535バイトまでしか表せない。高速で遅延の大きい回線では足りないため、ウィンドウスケールオプション（RFC 7323）で、ウィンドウサイズを最大2^14倍（約1Gバイト）まで拡大できる。倍率は、3ウェイハンドシェイクのSYNで交換する。

フロー制御と輻輳制御

TCPが実際に送れる量は、2つのウィンドウの小さいほうで決まる。

ウィンドウ	決める側	目的
受信ウィンドウ（rwnd）	受信側が通知する	フロー制御：受信側のバッファがあふれないようにする
輻輳ウィンドウ（cwnd）	送信側が推測する	輻輳制御：ネットワークが混雑しないようにする

輻輳ウィンドウは、スロースタートでは確認応答のたびに大きくなり（1往復ごとにほぼ倍）、パケットの損失を検知すると小さくなる。

ゼロウィンドウ

受信側のバッファがいっぱいになると、ウィンドウサイズ0を通知し、送信側は送信を止める。送信側は、定期的に小さなセグメント（ウィンドウプローブ）を送って、ウィンドウが開いたかを確かめる。