ラインとは異なるレイヤーにライン上のノードを設定するにはどうすればよいでしょうか?

Question 1

箱で遊びましょう。

ある時点で、TikZはキーを導入しますbehind pathおよびin front of path(切り替えて) は基本的に、ノードが配置されるパスボックスを指定します。パスが最終的に描画されるとき (;パスの末尾の内)、これらのボックスが「使用されます」。

背景のもの（\tikz@figbox@bg）
実際のパスが描かれる
フォアグラウンドのもの（\tikz@figboxノードのデフォルト）

TikZがパス上のノードを見つけると、実際には引き分けこれにより、これら 2 つのボックスのいずれかにノードが描画されます。

これらのボックスは、パスの開始時にリセットされます。これらのボックスは、ノードがパスの上に配置される理由です (ノード自体がそもそもパスであるにもかかわらず)。

とともにPGF層非常によく似たことが起こりますが、単なるノードではなく\begin{pgfonlayer}、との間にあるすべてのもの\end{pgfonlayer}がそのボックス内に配置されます。

画像の最後で、これらのボックスが「使用」されます。(ネストされた画像のためと思われる追加の管理作業があります。)

;さて、TikZが使用するボックスにノードを配置する代わりに、試すいずれかのレイヤーに直接配置します。

これはいくつかのグループのどこか深いところで発生するため、これはグローバルである必要があります (そして、\pgfonlayerこれはどこかのスコープ内で使用できるため、実際にグローバルになります。そして、を使用すると実際にそうなりますon background layer)。

\setboxこれを実装するには、パスのボックスにノードを配置するマクロ内で、1 つ(幸運にも最初の 1 つ) をカスタム(通常どおりに動作するように\tikz@setbox@which設定) に置き換えます。\setbox

キーは、グローバルを実行し、ボックスがパスボックスの 1 つではなくレイヤーの 1 つになるnode on layerようにします。\tikz@setbox@which\setbox

さて、こう言えるでしょう

\begin{scope}[
  X/.append style={anchor=east},
  LC'/.style={yshift=-2mm}, % no transform canvas
  on background layer]
\draw[LC=teal] ([LC'] b1) % ........ ←
  to node[X, node on layer=foreground] {ACK(AckNum$=$1000)} ([LC'] a2);
\end{scope}

そして、これで何が機能しないかがすでに示されています:

レイヤーmainは選択できません（どちらでも選択できない特殊なレイヤーです\pgfonlayer）。
transform canvasは動作しません (ただし、も動作しませんbehind path)。回避策はあるかもしれませんが、マニュアルでは次の方法が推奨されています。

つまり、何をしているのかを本当に理解していない限り、キャンバス変換を使用しないでください。

そして私は付け加える…本当に必要な場合を除いて。

私は、あなたが追加した部分を、各座標に手動で追加されるキーLC内の通常の変換LC'に置き換えました。（座標/ノードを「固定解除」して通常の座標として動作させ、変換もそれらに適用できるようにする方法があればいいのですが、マニュアルでさえ@を使った回避策。

さらに、ノード以外では使用しないでください。「decider」マクロは、\tikz@whichboxノードだけでなく、エッジ、プロットマーク、マトリックス、子ノード (プレーンノードとは異なります)、および画像にも使用されます。\node on layerそこで使用しても機能せず、エッジ、プロットマーク、マトリックス、子、および画像が表示されない程度です (いずれにしても、現在のパスの後ではボックスへの追加は忘れられるためです)。そのためには、さらにパッチを適用する必要があります。

とはいえ、パスに沿って空のノード/座標を配置し (位置と回転を保存するため)、それを参照してすべての線描画の最後に実際のノードを配置することもできます。ただし、使いやすくするためには、適切なハウスキーピングが必要になります。

そして、全体的に遅延ノード配置最初にノードを「実行」しますが、後で配置します (forestグラフ描画ライブラリによって使用されます)。ただし、これもあまり簡単ではありません。 (ボックスがさらに表示されます)。

コード

\documentclass[12pt, tikz, border=3mm]{standalone}
\usetikzlibrary{arrows, arrows.meta, backgrounds, positioning}
\pgfdeclarelayer{foreground}\pgfdeclarelayer{background}
\pgfsetlayers{background,main,foreground}
\makeatletter\ExplSyntaxOn % replace only first one
\tl_replace_once:Nnn \tikz@fig@continue { \setbox } { \tikz@setbox@which }
\ExplSyntaxOff
\let\tikz@setbox@which\setbox
\tikzset{node on layer/.code={%
  \expandafter\def\expandafter\tikz@whichbox\expandafter
    {\csname pgf@layerbox@#1\endcsname}%
  \def\tikz@setbox@which{\global\setbox}}}
\makeatother
\usepackage{amsmath}
\begin{document}
\begin{tikzpicture}[
  node distance = 0mm,
  LC/.style = {draw=#1, line width=1mm,
    arrows={-Stealth[fill=#1,inset=0pt,length=0pt 1.6,angle'=90]}},
  X/.style = {draw, very thin, fill=white, fill opacity=0.75,
    font=\scriptsize, text=black, text opacity=1, align=left,
   inner sep=2pt, sloped, anchor=west,pos=0.07}]
\sffamily\linespread{0.8}

\coordinate                     (a0)    at (0,0);
\coordinate[right=77mm of a0]   (b0);
\foreach \i [count=\xi from 0] in {1,2,...,4}
  \coordinate[below=7mm of a\xi]  (a\i)
   coordinate[below=7mm of b\xi]  (b\i);
\draw[|->] (a0) -- (a3) node[above left]   {$t$};
\draw[|->] (b0) -- (b3) node[above right]  {$t$};
\draw[LC=gray] (a1) to node[X] {data\\$(\text{SeqNum}=0,\ell=1000)$} (b2);

\begin{scope}[
  X/.append style={anchor=east},
  LC'/.style={yshift=-2mm}, % no transform canvas
  on background layer]
\draw[LC=teal] ([LC'] b1)
  to node[X, node on layer=foreground] {ACK(AckNum$=$1000)} ([LC'] a2);
\end{scope}
\end{tikzpicture}
\end{document}

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