第4回 WindowsネットワークとNetBIOS：Windowsネットワークの基礎
WindowsネットワークはNetBIOSと呼ばれる古い技術をベースにしている。そのため長いコンピューター名が使えないとか、ネットワーク上でユニークな名前が要求されるなどの制約がある。
前回は、共有リソースを見つける「コンピューターブラウザー」と「ネットワーク探索」サービスについて解説した。今回からは、ネットワークプロトコルの内部について見ていく。今回は、Windowsネットワークと深い関係があるNetBIOSについて、その歴史を振り返りながら見ていこう。
NetBIOSとは？
一般にTCP/IPネットワークでは、利用する機器にユニーク（一意）な「IPアドレス」を付けておけば、とりあえず問題なく相互に通信ができる。TCP/IPネットワークでは、IPアドレスさえあれば（「名前」がなくても）相互に通信できるからだ。だがWindows OSの場合は少し事情が異なる。Windowsネットワークでは、そのベースとなる部分に「NetBIOS（Network BIOS）」と呼ばれる技術が使われており、IPアドレス以上に「コンピューター名（正確にはNetBIOS名）」が重要な役割を持っている。
NetBIOSとは、ネットワーク通信を行うための、非常に基本的なコマンドセットのことだ。現代のWindows PCの『祖』といえるPC/AT互換機には、システム起動後に、基本的なデバイス入出力（ディスプレーやキーボード、シリアル／パラレル通信ポートなどとの通信）を行う「BIOS （Basic Input Output System）」という機能が用意されている。そのネットワーク向けとして提供されていたのが「NetBIOS」というシステム（APIセット）である。実装が始まった当初は、拡張ネットワークカード上のROM内に実装されていた。
ネットワークインターフェースとNetBIOSを利用すると、同一ネットワーク上に接続された複数台のコンピューター間で非常に基本的な通信を行うことができた。具体的には次のような操作が可能だった。
| 機能 | 内容 |
|---|---|
| NetBIOS名の登録／解除 | ネットワーク上に「NetBIOS名を登録」して、ネットワークへの参加を表明したり、「NetBIOS名を削除」して、ネットワークから離脱する。以下の通信では、このNetBIOS名でお互いを識別する |
| セッションサービス | 「セッション指向」の通信サービスを提供する。セッション指向とは、あらかじめ2台のコンピューター間で通信回線を確立してから相互に通信する方式。電話のように、最初にダイヤルして相手に接続してから通信する形態のサービス。1対1の通信になる |
| データグラムサービス | 「データグラム指向」の通信サービスを提供する。データグラム指向とは、相手に対して、データを一方的に送りつけるような形態の通信。セッションサービスが電話だとすると、データグラムサービスは拡声器などによる一方的な送信に相当する。相手からの応答確認は行わない（のが普通である）。応答が必要なら、やはりデータグラムサービスで送り返す。同時に複数の相手にも通知できるので、1対1の通信だけでなく、1対多の通信も実現できる |
| NetBIOSの主要機能 | |
NetBIOSによる通信
NetBIOSを使った通信形態は次のようになる。
- システム開始時に、NetBIOSの名前登録機能を使ってネットワークに参加する
- NetBIOS名を指定して通信相手を特定し、通信パケットを送るという操作を繰り返す
- システム終了時に、NetBIOSの名前登録を削除し、ネットワークから離脱する
もっともネットワークに参加するといっても、どこかに中央集権的なネットワーク管理サーバーがあるわけではなく、もっとシンプルな仕組みで動作している。あるコンピューターが自分の名前をブロードキャスト（ネットワーク上の全コンピューターに対する一斉同報通信）で宣言し（例「PC001」など）、それに対して異議（衝突の報告）がなければその名前の使用を継続する、というだけである。通信したい場合は、相手のNetBIOS名を指定してデータを送信し、ネットワーク上のコンピューターは自分のNetBIOS名宛てのパケットなら受信する、という方法で通信する。NetBIOSによる通信方法の詳細については、以下のサイトを参照していただきたい。
Windows OSにおけるコンピューター名の要件
現在では純粋なNetBIOSインターフェースはもう使われていないが、初期のWindowsネットワークはこのNetBIOS機能を利用して実装されていた。Windows OSの内部では、NetBIOS名をそのまま「コンピューター名」として利用していたのである。その結果、NetBIOS名に対する制約が、そのままWindows OSのコンピューター名などに対する制約となっている。具体的には次のような制約がある。
- コンピューター名は最大15文字まで
- ネットワーク上で一意であること
以下、詳しく見ていこう。
コンピューター名の制限1―名前は最大15文字まで
Windows OSではインストールの途中でコンピューター名を指定する必要がある。これを指定しないとインストール作業が止まってしまう。しかもその名前は英数字および記号などを含めて「最大15文字（15bytes）」までという制限がある。日本語も使えるが（日本語を正しく扱えないツールもあるので、実運用では日本語は使わないようにするのが無難）、その場合は漢字1文字がアルファベット2文字換算となる。英字の大文字／小文字は区別されないが、サポート技術情報「LMHOSTS ファイルの PDC 名は大文字と小文字を区別する」のように、大文字／小文字の違いが意味を持つ場合もあるので注意する。
インストール中に長いコンピューター名を入力しようとしたところこれはWindows 8.1 Enterpriseのインストール中の画面。たとえ最新のWindows OSであってもこのように、16文字以上のコンピューター名を入力しようとするとエラーとなる。
（1）23文字（23bytes）のコンピューター名を入力してみる。
（2）このようにエラーが表示され、次の画面へ進めない。エラーメッセージが不親切でよく分からないが、これはコンピューター名が長すぎるというエラー。15文字以下にすると次の画面へ進むことができる。なおコンピューター名はアルファベットだけでなく日本語文字も利用できるが（全角漢字なら7文字以下）、日本語を想定していないツールなどで問題が発生する可能性があるので使わない方が無難だ。
Windows OSのインストール後でもコンピューター名は変更できる。そのためにはWindows OSにログイン（サインイン）後、「システムのプロパティ」を表示させ、［コンピューター名］タブにある［変更］ボタンをクリックする（次の画面参照）。だがここでもやはり、指定できるコンピューター名は最大でも15文字までである。
システムのプロパティ画面でコンピューター名を変更するこれは「システムのプロパティ」を表示させ、［コンピューター名］タブにある［変更］ボタンをクリックしたときに表示される画面。ここではコンピューター名やドメインサフィックスなどを変更できるが、コンピューター名はアルファベット（＋記号）で最大15文字までである。
（1）長い名前に変更しようとしたところ。
（2）コンピューター名は最大15文字までであり、それを超える部分は切り捨てられるというメッセージ。これは「NetBIOS名の制限」によるものである。
コンピューター名の制限2―ネットワーク上で一意であること
コンピューター名には、「同一ネットワーク上で一意（ユニーク）であること」という制限もある。これもNetBIOSの仕様に基づく制限の1つである（ここでいう「同一ネットワーク」とは、簡単にいえばブロードキャストが届く範囲のことを指す）。もし重複するようなコンピューター名を付けようとすると次のようにエラーメッセージが表示され、ネットワークが無効になったり、ファイル共有機能が利用できなくなったりする（実際にどうなるかは、Windows OSのバージョンなどによって異なる）。
名前衝突の例コンピューター名を変更するには、システムのプロパティ画面で［コンピューター名］タブを選択し、［変更］というボタンをクリックする。これはWindows 2000 Professionalのコンピューターにおいて、すでにネットワーク上に存在するコンピューターと同じ名前を付けようとして、エラーになったところ。より新しいWindows OSでは、このようなメッセージは表示されず、指定された名前をそのまま使うことができる。だがそのまま起動すると、同じ名前を持つ複数台のコンピューターが同一ネットワーク上に存在するので、リモートのサーバーを名前で指定しても、どれに接続されるかは不定となる。
（1）ここに新しいコンピューター名を指定する。
（2）ネットワークがつながっていれば、入力された名前が利用できるかどうかがすぐにチェックされ、重複していれば（他に同じ名前を持つコンピューターがあれば）このようにエラーメッセージが表示される。
同一ネットワーク上にある複数のコンピューターが同じ名前（同じNetBIOS名）を持っているとNetBIOS名による検索が正しく動作しなくなる（どれに接続されるかが不定となる）。そのためWindowsネットワークにおいては、（15文字以内で）それぞれのコンピューターに異なる名前を付けるのは重要なルールである。
- 注：現在のWindows OSでは、たとえ名前が一意でなくても、TCP/IP経由でサーバーと通信するといった手段があるため、完全に通信不能になることはない。だがコンピューター名の一覧（ブラウズリスト）やWINSサーバー、DNSサーバーなどには同じ名前のコンピューターは1台しか表示／登録されないので、ユーザーからするとトラブルの元となる。やはり同じコンピューター名を使うというのは、避けるべき運用方法である。TCP/IPを使ったNBT（NetBIOS over TCP/IP）プロトコルについては次回解説する。
NetBIOS名の詳細
NetBIOS名についてもう少し詳しく見ておこう。NetBIOS名は、内部仕様では16文字（16bytes）まで利用できるが、最後の1byteは名前のタイプ（リソースタイプ）を表すために使うことになっている。そのため、実際には最大で15文字しか利用できない。コンピューター名が最大15文字に制限されているのは、このためである。
NetBIOS名とリソースタイプ当初のNetBIOS仕様では、16bytes全体をNetBIOS名に使えるようにしていたが、その後、最後の1byteをリソースタイプとして利用するように規約を定めた。15文字に満たない部分には、空白文字（16進で0x20）を埋める。
リソースタイプとは、NetBIOS名の用途を表すために付けられたタイプ番号のことである。コンピューター名以外にも、ドメイン／ワークグループ名やサービス名、マスターブラウザー名など、さまざまな種類の名前がある。例えば「<01><02>__MSBROWSE__<02>」という名前が登録されていれば、そのコンピューターは「マスターブラウザー」として動作しているということを表す（マスターブラウザーについて前回の記事参照）。
具体的なリソースタイプの値としては、次のようなものがある。詳細については、次のリンク先を参照していただきたい。
| 名前 | 値（16進数） | 意味 |
|---|---|---|
| ＜コンピューター名＞ | 00 | ワークステーションサービス |
| <01><02>__MSBROWSE__<02>＊ | 01 | マスターブラウザー |
| ＜コンピューター名＞ | 03 | メッセンジャーサービス |
| ＜コンピューター名＞ | 6 | RASサーバーサービス |
| ＜コンピューター名＞ | 1F | NetDDEサービス |
| ＜コンピューター名＞ | 20 | ファイルサーバーサービス |
| ＜コンピューター名＞ | 21 | RASクライアントサービス |
| ＜コンピューター名＞ | 23 | Microsoft Exchangeストア |
| ＜コンピューター名＞ | BE | ネットワークモニターエージェント |
| ＜ユーザー名＞ | 03 | ログオンユーザー名（net sendの送信対象ユーザー） |
| ＜ドメイン名＞ | 00 | ドメイン名 |
| ＜ドメイン名＞ | 1B | ドメインマスターブラウザー |
| ＜ドメイン名＞ | 1C | ドメインコントローラー |
| ＜ドメイン名＞ | 1D | マスターブラウザー |
| ＜ドメイン名＞ | 1E | ブラウザーサーバー選択 |
| INet˜Services | 1C | IIS（Internet Information Services） |
| IS˜＜コンピューター名＞ | 00 | IIS（Internet Information Services） |
| NetBIOSのリソースタイプ（主要なもののみ） NetBIOS名の最後の文字（16byte目。バイナリデータ）はNetBIOS名のリソースタイプを表す。あるコンピューターが特定のいくつかの役割やサービスを提供している場合、NetBIOS名前テーブルにはこれらのNetBIOS名とリソースタイプが登録されている。 ※<01>や<02>は、16進数のバイナリデータを表す。 | ||
あるコンピューターがどのようなNetBIOS名（とリソースタイプ）を持っているかどうかは、該当するコンピューター上で「nbtstat -n」というコマンドを実行して、NetBIOS名の一覧を表示させると確認できる。
C:\>nbtstat -n ……NetBIOS名の表示
ローカル エリア接続:
ノード IP アドレス: [169.254.17.101] スコープ ID: []
NetBIOS ローカル ネーム テーブル
名前 種類 状態
---------------------------------------------
WIN81X86ENTPC01<00> 一意 登録済 ……コンピューター名（ワークステーションサービス）
WORKGROUP <00> グループ 登録済 ……ワークグループ名
WIN81X86ENTPC01<20> 一意 登録済 ……コンピューター名（ファイルサーバー名）
WORKGROUP <1E> グループ 登録済 ……ブラウザーサービス
WORKGROUP <1D> 一意 登録済 ……マスターブラウザー選択（マスターブラウザー候補）
..__MSBROWSE__.<01> グループ 登録済 ……マスターブラウザー
C:\>
このコンピューターは「WIN81X86ENTPC01」という名前を持ち、「WORKGROUP」というワークグループもしくはドメインに属していて、「マスターブラウザー」の役割も担当している、ということが分かる。
NetBIOSの名前解決結果を確認する
NetBIOSで通信する場合は、まず通信相手（指定されたNetBIOS名とリソースタイプを持つノード）が存在するかどうかを確認する。これをNetBIOSの名前解決という。この確認結果のキャッシュは「nbtstat -r」コマンドで確認できる。
C:\>nbtstat -r ……NetBIOS名前解決結果
NetBIOS 名の解決と登録の統計
----------------------------------------------------
ブロードキャストで解決 = 27 ……ローカルのNetBIOSブロードキャストで名前解決した数
ネーム サーバーで解決 = 0 ……WINSサーバーを使って名前解決した数
ブロードキャストで登録 = 6
ネーム サーバーで登録 = 0
ブロードキャストで解決された NetBIOS 名 ……ローカルのNetBIOSブロードキャストで解決した名前
---------------------------------------------
WIN2000PROSP4 ……解決した名前のリスト
UXPC24X64 <00>
WIN2000PROSP4 <00>
UUPC24X6411
WIN2000PROSP4 <00>
UUPC24X6411 <00>
C:\>nbtstat -c
今回はWindowsネットワークを支えるNetBIOSの機能について見てきた。現在のWindowsネットワークでは、純粋なNetBIOSではなく、TCP/IPプロトコル上に実装した「NBT（NetBIOS over TCP/IP）」上で利用されていることがほとんどである。次回はこのNBTについて見ていく。
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