いろいろ削ぎ落とした必要最低限の基礎知識の紹介。
キーワード:
サーバー ヘッダー IPアドレス IPv4 IPv6 DHCP DNS ドメイン名 キャッシュ ポート番号
↑この辺りの語句を目/耳にしたことはあるけどよく分からない・・・という人には是非、読んでいただきたい内容！
ネットワークとは
クライアントとサーバーのデータのやりとりのこと。
- クライアント: サービスを受けるコンピュータ（CLIやGUIで操作）
- サーバー: サービスを提供するコンピュータ（CLIで操作）
http://hoge.com/
____ ____
/ / ---------------> |= |
____/___/ <=============== |____|
クライアント サーバー
ページの情報
リクエストとレスポンス
クライアントからサーバーへの通信をリクエスト（上の例のhttp://hoge.com/）
サーバーからクライアントへの通信をレスポンス（上の例のページの情報）
という。
このリクエストとレスポンスの繰り返しでネットワークは成り立っている。
リクエスト
____ ____
/ / ---------------> |= |
____/___/ <=============== |____|
クライアント サーバー
レスポンス
データ
データにはヘッダーとトレーラーが付与されている。
- ヘッダー: データの送受信に必要な情報
- トレーラー: データが壊れずに届いたかを確認するために必要な情報
┌─ JSON {...} など
______________⊥_______________
| ヘッダー | データの中身 | トレーラー |
‾‾‾T‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾‾
├─ 自分の
│ ├─ IPアドレス
│ └─ ポート番号
├─ 相手の
│ ├─ IPアドレス
│ └─ ポート番号
└─ 次の経由地の
└─ MACアドレス
- IPアドレス: コンピュータを特定するための識別子
- ポート番号: アプリを特定するための識別子
- MACアドレス: 機器を特定するための識別子（製造時に付けられる物理アドレス）
-
JSON: よく使われるデータ形式（
{key: value}のように表される）
郵便物をマンションの一室に届けるイメージで！
郵便物（データ）をマンション（コンピュータ）の一室（アプリ）に届けるイメージで考えると分かりやすい。
データの中身 トレーラー
______ _______
/__//__/|─────┤ 納品書 |
/‾‾//‾‾/‖| ‾‾‾‾‾‾‾
ヘッダー |‾‾‾‖‾‾‾|‖|
_______ | ‖ |‖/
| 荷札 ├───|___‖___|/
‾‾‾T‾‾‾ 小包
├─ 自分の
│ ├─ IPアドレス: 住所
│ └─ ポート番号: 部屋番号
├─ 相手の
│ ├─ IPアドレス: 住所
│ └─ ポート番号: 部屋番号
└─ 次の経由地の
└─ MACアドレス: 郵便局の住所など
IPアドレスとDHCP
110.67.242.89
IPアドレス*は32ビットのデータで、表記の際は8ビット毎に.（ドット）で区切り、10進数に変換する。ちなみに110.67.242.89を32ビットのデータに戻すと01101110010000111111001001011001となり、人間には分かりにくい💦。
*: これはIPv4の話。IPv4では2^32 = 4294967296 ~ 約43億通りのIPアドレスを表現できるが、インターネットの普及に伴い、インターネットに接続する機器が増加したため、IPアドレスが足りなくなってしまった。そこで登場したのがIPv6である。IPv6ではIPアドレスは128ビットのデータで、表記の際は16ビット毎に:（コロン）で区切り、16進数に変換する。IPv6では2^128 = 340282366920938463463374607431768211456通りのIPアドレスを表現できる。桁の単位すら分からない。毎秒１兆個のIPアドレスを消費したとしても、使い切るのに宇宙の歴史（約200億年）の5億倍以上の時間がかかるというのだから安心だ。（参考: ２の１２８乗）
Q. IPアドレスは、いつ、誰が決めるの・・・？
A. DHCPによって動的かつ一意に割り当てられる。
IPアドレスください
____ ____ （アドレスプールから選ぶ）
/ / ---------------> |= ├───────────┘
____/___/ <=============== |____|
クライアント DHCPサーバー（ルーター）
君のIPアドレス、コレね
110.67.242.89
※割り当てられるIPアドレスは期限付き。（割り当てたのに使われていないIPアドレスがあるともったいないため。）
- DHCP: IPアドレスを動的かつ一意に割り当てるプロトコル
ドメイン名とDNS
実は上の例のhttp://hoge.com/でのサーバーとの通信の図は「厳密には」間違っている。
http://hoge.com/
____ ____
/ / ---------------> |= |
____/___/ <=============== |____|
クライアント サーバー
ページの情報
http://hoge.com/はドメイン名といって、IPアドレスを人間に分かりやすくしたものである。そのため、通信の際にはhttp://hoge.com/をIPアドレスに変換してからサーバーと通信する必要がある。この「ドメイン名をIPアドレスに変換する仕組み」のことをDNSという。
我々がドメイン名をWebブラウザアプリのアドレスバーに入力するだけでページの情報が返ってくる（これを名前解決という。）のはこのDNSのおかげである。よく使われる名前解決としてhttp://localhost/が挙げられる。
http://hoge.com/
____ ____
/ / ---------------> |= |
____/___/ ==== |____|
クライアント // DNSサーバー
//
// この「ドメイン名」は「125.10.0.8」やな
\キャッシュとして保存/ // いちいち聞かれると大変やから
____ // 保存しといてや
/ / //
____/___/ <====
クライアント
- DNS: ドメイン名をIPアドレスに変換するプロトコル
- キャッシュ: 1度尋ねたドメイン名とIPアドレスの対応関係はキャッシュとして保存される。
ポート番号
http://localhost:8000/
‾‾‾‾ この部分
Q. そもそも何のためにあるの・・・？
A.
通信が、どのアプリからどのアプリへの通信なのかを特定するため。
クライアントは1つのコンピュータでWebブラウザアプリやメールアプリを使用する。この場合、IPアドレスが変わらないため、ポート番号によってどのアプリなのかを区別する必要がある。
Q. ポート番号は、いつ、誰が決めるの・・・？
A.
- クライアント側: 動的に割り当てられる。（動的/プライベートポート番号）
- サーバー側: 種類によって決まっている（ウェルノウンポート番号）
ポート番号の種類
| 番号 | 種類 | 用途 |
|---|---|---|
| 0 ~ 1023 | ウェルノウンポート番号 | サーバーアプリが使用 |
| 1024 ~ 49151 | 予約済みポート番号 | 特定のアプリが使用（クライアント/サーバー問わず） |
| 49152 ~ 65535 | 動的/プライベートポート番号 | クライアントアプリが使用 |
代表的なウェルノウンポート番号
| 番号 | 用途 |
|---|---|
| 20 | FTP（データ転送） |
| 21 | FTP（制御） |
| 25 | SMTP（メール） |
| 53 | DNS |
| 67 | DHCP |
| 80 | HTTP（Web） |
| 110 | POP3（メール） |
参考
TCP/IPの4つのレイヤー
| 階層名 | 代表的なプロトコル | 備考 |
|---|---|---|
| アプリケーション層 | DHCP、DNS | ユーザーにサービスを提供する |
| トランスポート層 | TCP、UDP | アプリを識別する（w/ポート番号） |
| インターネット層 | IP | 最終宛先を識別する（w/IPアドレス） |
| ネットワークインターフェイス層 | イーサネット（LAN） | 経由地を識別する（w/MACアドレス） |
- TCP: 確実にデータをやり取りする仕組み。「確認応答」「再送」「シーケンス番号」から成る。
- UDP: 高速にデータをやり取りする仕組み。動画のリアルタイム配信等に用いられる。
-
イーサネット（LAN）: 有線のネットワークで使われるプロトコル。
- 凸 ← こういう端子がついている機器はイーサネット（LAN）に対応している。
- 無線LANでは
IEEE 802.11というプロトコルが使われる。
IPに含まれる
IPアドレス（CIDER表記）
ルーター（ルーティング ゲートウェイ）
踏み台サーバー
等についてはTBE。