TCP/IPアレルギー撲滅ドリル【総まとめ編2回目】

パケット君がWebページ表示の
冒険に失敗するとき

福永勇二
インタラクティブリサーチ
2005/5/28

素朴な疑問

■問題を追求する
1	原因の切り分けとは？
2	Webを表示できない理由は？
3	TCP/IPの切り口からはどんな問題が起きますか？
4	すべてのうまくいかない場合を知りたいのですが……
■アプリケーションの問題
5	アプリケーションとは？
6	アプリの代表的な問題は？
7	ポート番号は？
8	ドメイン名やIPアドレスは？
9	アプリケーション自体は？
■ネットワーク問題を追求する
10	ネットワークの問題は？
11	Ethernetの問題は？
121	IPの問題は？
13	重複したIPアドレスを使うと？
14	自分のIPアドレスを間違えたら
15	ルーティングテーブルは？
16	TCPの問題とは？

　通信でうまくいかない
　ところはどこ？

　パケット君の冒険は前回（参照：TCP/IPアレルギー撲滅ドリル【総まとめ編】Webページが表示されるまでのパケット君の冒険旅行）のように、いつも成功するとは限りません。総まとめ編2回目の今回は、パケット君が冒険に失敗してパケットがうまく届かないとき、どんな原因が考えられるのかを見てゆきましょう。うまくいかないケースを考えることは、それ自身をより深く理解することにつながります。また、何かトラブルが起きたときの原因探しや、問題解決にも役立つはずです。

・原因の切り分けとはなんですか？

　一言で「通信ができない」といっても、その原因はさまざまです。ぼぉ～っと眺めていても、おそらくその原因は見えてきません。こういうときは、原因がどこにあるのか、少しずつ切り分けて考えるとよいでしょう。

図1　Webページを表示するまでの流れ

　例えば、図1を見ると、Webページを表示するまでに、（1）URLを分析する、（2）アクセス先のIPアドレスを確定する、（3）htmlの内容を読み出す、（4）htmlの内容を表示するの4段階があることが分かります。「Webページを表示できない」というトラブルが起きたとき、この4段階のどこに問題があって起きるのか見極めるわけです。

　これら4つの段階のうち、大きく分けて（1）と（4）はWebブラウザに関するトラブルで、（2）と（3）がネットワークに関するトラブルということができます。TCP/IPを取り扱っているこのページでは、主に（2）と（3）のトラブルにスポットを当てます。

　なお、この例はWebページ表示の場合ですが、ほかのプログラムに関しても、先にIPアドレスを決めて、実際の通信に移るのが一般的で、処理の流れはこれと似たような順になると考えられます。

・Webページを表示できない理由は？

　（2）や（3）に問題があると、なぜWebページを表示できないのでしょうか？

　まず（2）ですが、このステップに問題があると、ドメイン名で指定したWebサーバのIPアドレスを求めることができません。TCP/IPを使った通信では、最終的に通信相手をIPアドレスで指定する必要があります。Webサーバへのアクセスの場合、URLの中に含まれているWebサーバ名（ドメイン名）を取り出して、それからWebサーバのIPアドレスを決めます。しかし（2）がうまくいかないと、ドメイン名からIPアドレスを決めることができず、通信相手を特定できない状態になってしまいます。結果として、いうまでもなくWebページを表示できません。

　次に（3）ですが、このステップに問題があると、Webページの内容を書き表したhtml情報を、Webサーバから読み出すことができません。この場合もやはり求めているWebページは表示できないことになります。

　これらの様子は、例えば、Aさんに荷物を送ろうとするとき、「Aさんの住所が分からない」場合も、「荷物の配送途中で事故が起こった」場合も、どちらも荷物が届かないのと似ています。

・URLの意味については「URLってどうやって書くのが正しいんですか？」を参照してください
・DNSの働きとドメイン名については「一言でいえばDNSって一体何なのですか？」を参照してください
・IPアドレスの働きについては「IPアドレスってナンですか？」を参照してください

・TCP/IPの切り口からはどんな問題が起きますか？

　先の項目で、通信がうまくいかない原因には、大きく分けて、「アクセス先のIPアドレスの確定ができない」「アクセス先と通信ができない」の2つの理由があることを説明しました。では、これらがうまくいかない理由はどこにあるのでしょうか？

　TCP/IPを利用した通信で一番多いと思われるスタイルは、図2のようにルータを経由して行う通信です。「アクセス先のIPアドレスの確定」も「アクセス先との通信」も、いずれもこのスタイルで通信を行いますから、この中でどんな問題が起きるかを考えれば、起こりそうな問題を想像することができます。

図2　ルータを経由した通信の例（図クリックで拡大表示）

　いい換えれば、この図が表す正しいパケット配送のどこかに問題が起きると、「アクセス先のIPアドレスの確定」ができなかったり、「アクセス先との通信」ができなくなったり、目的とするWebページを表示できない現象が起きるわけです。

・すべてのうまくいかない場合を知りたいのですが……

　多くのことがそうだと思いますが、何かがうまくいく場合は1つまたは少数しかないのが普通です。例えばTCP/IPの通信が「うまくいく場合」は、先の図2のように割とあっさり描くことができます。

　これに対して、話がややこしいのは「うまくいかない場合」の方です。普通、うまくいかない場合は無限にあります。そのため、図2のように1枚の絵で「これがうまくいかない場合です」と書くことができません。

　そこでここでは、図2を使いながら「うまくいく場合の、ここに問題が起きたら……」と、各部分に発生し得る問題を想定して、そのときにどうなるかを考えてみることにしたいと思います。すべての問題点を見ることは到底できませんが、よく起きる、またキーポイントになりそうな例は見ることができるはずです。

　この先、説明に当たっては、図2の中を最上層の「アプリケーション」部分と、それ以下の「TCP、 IP、 Ethernet」部分の2つに分けて説明します。

アプリケーションの問題とは？

TCP/IPアレルギー撲滅ドリル【総まとめ編】（2）目次
1	通信でうまくいかないところはどこ？
2	アプリケーション部分で起きる問題とは？
3	ネットワークで起きる問題を追求する

関連リンク
	連載：TCP/IPアレルギー撲滅ドリル【超実践編】（上位レイヤ編）連載：TCP/IPアレルギー撲滅ドリル【超実践編】（下位レイヤ編）連載：インターネット・プロトコル詳説連載：ルータの仕組みを学ぼうホストのネット接続は正しく行われているか？～netstatによるネットワーク設定の確認～

「Master of IP Network総合インデックス」

Master of IP Network フォーラム新着記事

完全HTTPS化のメリットと極意を大規模Webサービス――ピクシブ、クックパッド、ヤフーの事例から探る （2017/7/13）
　2017年6月21日、ピクシブのオフィスで、同社主催の「大規模HTTPS導入Night」が開催された。大規模Webサービスで完全HTTPS化を行うに当たっての技術的、および非技術的な悩みや成果をテーマに、ヤフー、クックパッド、ピクシブの3社が、それぞれの事例について語り合った
ソラコムは、あなたの気が付かないうちに、少しずつ「次」へ進んでいる （2017/7/6）
　ソラコムは、「トランスポート技術への非依存」度を高めている。当初はIoT用格安SIMというイメージもあったが、徐々に脱皮しようとしている。パブリッククラウドと同様、付加サービスでユーザーをつかんでいるからだ
Cisco SystemsのIntent-based Networkingは、どうネットワークエンジニアの仕事を変えるか （2017/7/4）
　Cisco Systemsは2017年6月、同社イベントCisco Live 2017で、「THE NETWORK. INTUITIVE.」あるいは「Intent-based Networking」といった言葉を使い、ネットワークの構築・運用、そしてネットワークエンジニアの仕事を変えていくと説明した。これはどういうことなのだろうか
ifconfig　～（IP）ネットワーク環境の確認／設定を行う （2017/7/3）
　ifconfigは、LinuxやmacOSなど、主にUNIX系OSで用いるネットワーク環境の状態確認、設定のためのコマンドだ。IPアドレスやサブネットマスク、ブロードキャストアドレスなどの基本的な設定ができる他、イーサネットフレームの最大転送サイズ（MTU）の変更や、VLAN疑似デバイスの作成も可能だ。