この記事で伝えたいこと
-
ncで手入力したHTTPリクエストが、TCP上でどう運ばれるかを観測ベースで理解する -
SYN/SYN-ACK/ACK（接続確立）やRST（接続拒否）を切り分けられるようにする - 「TCPクライアント」と「HTTPクライアント」の役割差を、実パケットで説明できる状態を目指す
想定読者
-
localhost:8080の通信をレイヤーごとに理解したい人 - Wiresharkを使い始めたばかりで、どこを見ればよいか迷う人
- 障害切り分けの基礎（200/404/RST）を実験で掴みたい人
完成イメージ
使用技術
- Java 17（
ServerSocket,Socket） - Wireshark（
lo0観測） -
nc（netcat）
実装
1. 最小HTTPサーバーを起動する
まずは任意の作業ディレクトリに src/Main.java を置いて起動する。
このサンプルは「接続直後には返さず、HTTPリクエスト行とヘッダー終端を読んでから返す」構成。
src/Main.java（そのまま使用可）:
import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.nio.charset.StandardCharsets;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
int port = 8080;
try (ServerSocket server = new ServerSocket(port)) {
System.out.println("Server listening on port " + port);
while (true) {
try (Socket client = server.accept()) {
System.out.println("Accepted: " + client.getRemoteSocketAddress());
BufferedReader reader = new BufferedReader(
new InputStreamReader(client.getInputStream(), StandardCharsets.UTF_8)
);
String requestLine = reader.readLine();
if (requestLine == null || requestLine.isEmpty()) {
continue;
}
String line;
while ((line = reader.readLine()) != null && !line.isEmpty()) {
}
String[] parts = requestLine.split(" ");
String method = parts.length > 0 ? parts[0] : "";
String path = parts.length > 1 ? parts[1] : "";
System.out.println("method=" + method + ", path=" + path);
String status;
String responseBody;
if ("GET".equals(method) && "/hello".equals(path)) {
status = "200 OK";
responseBody = "Hello World";
} else {
status = "404 Not Found";
responseBody = "Not Found";
}
byte[] bodyBytes = responseBody.getBytes(StandardCharsets.UTF_8);
String headers =
"HTTP/1.1 " + status + "\r\n" +
"Content-Type: text/plain; charset=UTF-8\r\n" +
"Content-Length: " + bodyBytes.length + "\r\n" +
"Connection: close\r\n" +
"\r\n";
OutputStream out = client.getOutputStream();
out.write(headers.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
out.write(bodyBytes);
out.flush();
} catch (IOException e) {
System.err.println("Failed to handle client: " + e.getMessage());
}
}
} catch (IOException e) {
System.err.println("Failed to start server: " + e.getMessage());
}
}
}
javac src/Main.java
java -cp src Main
ポイント:
-
GET /helloは200 OK - それ以外（例:
POST /hello,GET /notfound）は404 Not Found
このコードでしていること（ブロックごと）:
1.待受ポートの準備
int port = 8080;
try (ServerSocket server = new ServerSocket(port)) {
-
8080で待受ソケットを作る。 - ここでサーバープロセスは接続待ち状態に入る。
2.接続ごとの処理ループ
while (true) {
try (Socket client = server.accept()) {
-
accept()は接続要求が来るまで待つ（ブロック）。 - 接続成立後、そのクライアント専用
Socketを受け取る。
3.受信ストリームを読みやすい形に変換
BufferedReader reader = new BufferedReader(
new InputStreamReader(client.getInputStream(), StandardCharsets.UTF_8)
);
- ソケットの生バイト入力をUTF-8文字列として読めるようにする。
-
readLine()でHTTPの1行ずつを読める状態を作る。
4.リクエスト行を読む
String requestLine = reader.readLine();
if (requestLine == null || requestLine.isEmpty()) {
continue;
}
- 例:
GET /hello HTTP/1.1を受信する。 - 空入力や切断時は次の接続へ進む。
5.ヘッダー終端まで読み進める
String line;
while ((line = reader.readLine()) != null && !line.isEmpty()) {
}
- 空行（CRLF CRLF）まで読み進める。
- これでHTTPヘッダーの読み取り範囲を確定する。
6.method/pathを取り出す
String[] parts = requestLine.split(" ");
String method = parts.length > 0 ? parts[0] : "";
String path = parts.length > 1 ? parts[1] : "";
System.out.println("method=" + method + ", path=" + path);
- リクエスト行を空白で分割して、メソッドとパスを取り出す。
- ログ出力して受信内容を確認する。
7.ルーティングしてレスポンス内容を決める
if ("GET".equals(method) && "/hello".equals(path)) {
status = "200 OK";
responseBody = "Hello World";
} else {
status = "404 Not Found";
responseBody = "Not Found";
}
-
GET /helloのみ成功レスポンス。 - それ以外は404に分岐する。
8.HTTPレスポンスを組み立てる
byte[] bodyBytes = responseBody.getBytes(StandardCharsets.UTF_8);
String headers =
"HTTP/1.1 " + status + "\r\n" +
"Content-Type: text/plain; charset=UTF-8\r\n" +
"Content-Length: " + bodyBytes.length + "\r\n" +
"Connection: close\r\n" +
"\r\n";
- ステータス行・ヘッダー・本文長を作る。
-
Content-Lengthは本文バイト数と一致させる。
9.クライアントへ送信する
OutputStream out = client.getOutputStream();
out.write(headers.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
out.write(bodyBytes);
out.flush();
- ヘッダーと本文を順に送信する。
-
flush()でバッファを即時送信する。
2. Wiresharkでキャプチャする
- インターフェース:
Loopback: lo0 - 表示フィルタ:
tcp.port == 8080
注意:
-
localhost/127.0.0.1通信はlo0に出る -
Wi-Fi: en0を見ていると今回の通信は基本的に見えない
3. nc でHTTPを手入力する
nc 127.0.0.1 8080
入力（最後に空行必須）:
GET /hello HTTP/1.1
Host: localhost:8080
Connection: close
レスポンス例:
HTTP/1.1 200 OK
Content-Type: text/plain; charset=UTF-8
Content-Length: 11
Connection: close
Hello World
3.5 3-way handshake（接続確立）を確認する
nc 127.0.0.1 8080 を実行した直後、HTTPが流れる前にTCP接続確立が行われる。
順序:
-
SYN（クライアント -> サーバー）- 接続開始要求
-
SYN, ACK（サーバー -> クライアント）- 要求を受け取ったことと、サーバー側も接続可能であることを通知
-
ACK（クライアント -> サーバー）- 応答を受け取ったことを伝えて接続確立
この3ステップが成立して初めて、HTTPリクエスト（GET /hello HTTP/1.1）が流れる。
4. 正常系パケットを対応づける
典型的な並び:
-
SYN（クライアント -> サーバー） -
SYN, ACK（サーバー -> クライアント） -
ACK（接続確立完了） -
PSH, ACK（HTTPリクエスト送信） -
HTTP/1.1 200 OK（HTTPレスポンス） -
FIN, ACK往復（接続終了）
補足:
-
Follow TCP Streamで、送受信HTTPテキストを1本で確認できる
5. 404系を確認する
同様に接続して以下を送る:
GET /notfound HTTP/1.1
Host: localhost:8080
Connection: close
期待結果:
HTTP/1.1 404 Not Found- サーバーログ:
method=GET, path=/notfound
6. 接続拒否（RST）を確認する
サーバー停止後に実行:
nc 127.0.0.1 8080
Wiresharkでの典型:
SYNRST, ACK
意味:
-
8080で待ち受けプロセスがいないため、接続を即時拒否 - 3-way handshake は成立しない
レイヤー整理（短く）
- TCP（L4）: 接続・順序保証・再送
- HTTP（L7）: リクエスト/レスポンスの意味
- 今回の
ncはTCPクライアント。HTTP文字列はユーザーが手入力している
つまり、TCP接続（3-way handshake）が成立してから、HTTPメッセージ（文字列）がTCPコネクション上を流れるようになる。
まとめ
今回の実験で確認できるのは次の3点。
- HTTPはTCPの上で動く（接続確立後にHTTPが流れる）
- 正常終了（FIN）と接続拒否（RST）は明確に見分けられる
-
nc + Wiresharkで、アプリ挙動とネットワーク挙動を対応づけて説明できる