サーバサイドエンジニアなら知っておきたい基礎知識まとめ

こんにちは。現在Standard Cognition（ https://standard.ai )というSFにある会社でSoftware Engineerをやっている原健太です(Twitterアカウント)

普段はReact&React Nativeエンジニアをやっている僕ですが、ここ数年は変わらないだろうなというサーバサイドの知識くらい知っておきたいなと思い、
小悪魔女子大生のサーバエンジニア日記という本を読んだので、まとめてみます。

TCP/IP

• TCP/IPは通信プロトコル
• 通信プロトコルとは、ネットワーク上でデータの通信をするための手順や約束ごとの集まりの事
• TCP(Transmission Control Protocol)とIP(Internet Protocol)の組み合わせでできている

TCP

• データは パケットという小さな小包に分けられて送られる
• パケットは１つずつ番号がついていて、受け取ったら順番通りに元の状態に戻す必要がある。
• TCPは送られてきた物が全部届いているか、壊れていないか、などを確認して、データの受信を完了しましたよと連絡してくれる。
• TCPはデータのやりとりを保証するためのプロトコル

IP

IPアドレスを書くことを定めているのがIPというプロトコル

IPアドレス

• コンピューター毎に割り振られる番号で、コンピュータの住所のようなもの
• 32bitの列で、8bit毎に4つに区切った10進数の形で表記されている（125.6.176.42など）
• 全てのIPアドレスはICANN(Internet Corporation for Assigned Names and Numbers)という非営利法人によって管理されている
• IPv6は128bitで、IPアドレスの枯渇問題解決のために生まれた

MACアドレス

• NICごとに割り当てられた固有の番号で、個々のNICに対して48bitの番号が付けられている
• NIC(Network Interface Card)はネットワークに必要な拡張カードの事。
• NICはパケットを電気信号に変えて送ったり、電気信号をパケットに戻したりします。
• 最近のノートパソコンには複数のNIC(LABケーブル用のNICと無線LANのNICなど)があるため、NICの数だけ、MACアドレスが付けられている
• 16進数で書かれた48bitの番号（00:a8:7b:01:5d:8fなど）
• MACアドレスは決してかぶらない
• ベンダーコード（IEEEによって決められている販売会社の番号）と各販売会社が独自につけた

IPアドレスとMACアドレスの関係

• MACアドレスだけでも通信はできる
• IPアドレスはグルーピングするために用いられる

ARP(Adress Resolution Protocol)

• IPアドレスからMACアドレスを調べるためのプロトコル
• IPアドレスとMACアドレスの対応はARPテーブルに書かれる
• ARP要求が同じグループ内のアドレスに送られ、自分のIPだった場合に、自分のMACアドレスを書き込んでARPレスポンスを返す

ルーティング

• 同一ネットワーク内での通信はARPを使ってIPアドレスとMACアドレスの対応を付ければ可能
• しかし、別ネットワークに対してブロードキャストを使って問い合わせを行うことはできないし、地球全体のすべてのネットワークの構造をすべての通信主体であるコンピュータが知っているという仮定には無理がある
• そこで、複数のネットワークに接続しているコンピュータ（ゲートウェイ(gateway)、ルータ(router))に中継を依頼する
• ゲートウェイは自分が接続しているネットワークに目標とするコンピュータがあればARPを使ってMACアドレスを求めデータを送りつける
• ゲートウェイは自分が接続しているネットワークに目標とするコンピュータがなければ、さらに別のゲートウェイに中継を依頼する
• 送信元から最終的な宛先までの最良の経路（中継ゲートウェイ列）を探す作業をルーティング(routing)と呼ぶ

DNS(Dmain Name System)

• ドメイン名をIPアドレスに直してあげるシステムのこと
• そのシステムを行うサーバやコンピュータをDNSサーバという

サーバ

ネットワークでサービスを提供するコンピュータのこと

クライアント

サービスを提供される側のコンピュータのこと

SMTP(Simple Mail Transfer Protocol)

• メールを送信・転送するためのプロトコル
• メールサーバは、DNSサーバに送り先のドメイン名（MXレコード）を聞き
• そこのIPアドレス（Aレコード）を聞く
• そのIPアドレスにメールを届ける
• ここまでがSMTPの役割

POP(Post Office Protocol)とIMAP(Internet Message Access Protocol)

• メール受信のためのプロトコル
• POPはメールサーバから、メールをパソコンにダウンロードする方式。
• IMAPはメールサーバにメールを置いたまま、メールボックスの一覧だけをパソコンに表示する方式。

WWW(World Wide Web)

• インターネットで公開されているページをみるための仕組み
• ページは、HTML(Hyper Text Markup Laguage)という言語で書かれている
• このHTMLで書かれたドキュメントを公開しているのがWebサーバという
• Webサーバで有名なのがApacheとIISとNginxなど

HTTP(Hyper Text Transfer Protocol)

• WebブラウザとWebサーバの間でデータ通信する時に使われるプロトコル
• HTTPリクエストには
  • リクエスト行
  • メッセージヘッダー
  • メッセージボディ

がある。

• HTTPレスポンスでは、リクエスト行の部分がステータス行になっている。

ステータスコード

• WebサーバとWebブラウザがお互いの状態をやり取りするためのコード
• 100番台：情報提供のため
• 200番台：成功を表す
• 300番台：転送に関する
• 400番台：クライアント側のエラー
• 500番台：サーバ側のエラー

例）
- 200 : リクエスト成功
- 301 : リクエストしたページが別のページに移動している
- 403 : リクエストしたページを表示する権限なし
- 404 : リクエストしたページが存在しない

などなど

ポート番号

• TCP/IPを利用したネットワーク通信のIPアドレスの下に設けられた補助アドレスのこと
• コンピュータが通信に使用するプログラム（アプリケーション）を識別するための番号

バーチャルホスト

• １つのサーバで複数のドメインを運用する技術

SSL(Secure Sockets Layer)

• インターネット上で情報を暗号化し、送受信できるプロトコル
• 「https://」
• ポートは443番
• Webページを運営している人が証明書の種（Keypair）をつくる
• 運営会社の情報に証明書の片割れをそえて認証局に申請
• 認証局で申請内容と申請者の存在を確認
• 種の片割れに認証済みマークを付け申請者に返却
• 証明書をサーバにインストールする

SSH(Secure Shell)

• 自分のパソコンから、ネットワークを介して自分以外のパソコンにログインできる
• リモートホストのコマンド実行ができる
• 通信を暗号化することで安全にしている

公開鍵暗号方式

• 公開鍵と秘密鍵の２つの鍵を使用した接続方式
• サーバーに公開鍵、クライアントに秘密鍵を置いて使用する
• 公開鍵で暗号化したものは、秘密鍵でのみ復号化できる