1. TCPとは

1.1. 概要

TCPはOSI参照モデルにおけるトランスポート層(第4層)に位置します。下位プロトコルはIP(Internet Protocol)です。UDP(User Datagram Protocol)と並んで、インターネット(TCP/IP)で使用される主要なトランスポート・プロトコルとなっています。
TCPには以下のような特徴があります。

• 全二重通信(双方から同時にデータを送受信可能)を提供する。
• 通信の信頼性を重視している。
• コネクション型のプロトコルであり、状態を持つ(ステートフル)。

TCPにおけるアドレスはポート番号です。IPアドレスとの組み合わせで、通信相手となるホスト上のアプリケーションまでを特定します。

1.2. 機能

TCPの主要な機能を以下に示します。

• コネクションの確立・切断
• 信頼性の確保
• フロー制御

1.2.1. コネクションの確立・切断

データ転送に先立って、双方のやりとりによりコネクションを確立します。また、データ転送終了時にコネクションを切断します。コネクションの確立・切断においては、双方が自身の内部状態を管理します。
本記事では、この機能について解説します。(3章)

1.2.2. 信頼性の確保

• パケットの順序制御(シーケンス番号により、パケットの順序性を保障する)
• 再送制御(確認応答番号により、相手に到達していないと思われるパケットを再送する)
• 誤り訂正(チェックサムにより誤りを検出し、パケットを破棄して再送させる)

により、データ転送の信頼性を確保します。

1.2.3. フロー制御

ウィンドウサイズにより、一度に(確認応答なしに)送信するデータの量を調整し、データ転送の効率化を図ります。

2. TCPパケット・フォーマット

TCPパケット(TCPセグメントとも呼ばれる)のフォーマットを以下に示します。
(数値はオクテット)

各フィールドの詳細は以下の通りです。

1. Asteriskって？

AsteirskはオープンソースのPBX(Private Branch eXchange)です。

米国Digium社のMark Spencer氏によって開発され、現在は同社を中心としたコミュニティで開発、メンテナンスが継続されています。

2. PBXって？

上述しましたが、Private Branch eXchangeのそれぞれの単語から文字を取った言葉です。

日本語でもそのままPBXという言葉で使うことが多いですが、訳語を当てるなら「構内交換機」という言葉が一般的なようです。

このPBX、どのような環境で使うかというと、企業の内線網の構築に使われます。

小規模企業や零細企業では家庭電話で済まされてしまうことが多いですが、中堅企業規模になると、一つのオフィスで複数(電話番号で言うと10番号とか)の回線を持つことも珍しくありません。それぞれの番号が「代表番号」であったり「ある部署へのダイヤルイン(直通電話)」であったりするわけです。

図1: 家庭用電話機では1電話機が1電話番号を持つ

家庭用電話であると、電話番号に対応した電話線を接続した電話機が鳴ります。もちろん取れば相手と通話ができますが、「xx部の○○さんをお願いします」などと言われたら、どうしましょうか？

とりあえず保留して「○○さ～ん、電話！」と呼ぶでしょう。しかしそれが隣の部署だったりしたら、大変です。その人を呼びに行くか、コードレスフォンならその電話機をその人のところまで持っていかなければなりません。

こんなことをしていたら効率が悪いですよね。

PBXを導入するとどうなるかと言うと、複数の外線の回線を全部PBXに接続します。また、オフィス内の個々人に電話機を割り当て、それも全てPBXに接続します。個々人に割り当てた電話機を「内線電話」と言いますが、「どの外線(どの電話番号)から着信したらどの内線電話を鳴らすか」というルールをPBXで設定することができます。

図2: PBXには外線と電話機を接続する

これだけでは先ほどの家庭用電話とほとんど変わりがありませんが、PBXを用いることで得られる効果としては次に示す内線間通話と転送という機能があります。

内線電話にはそれぞれ「内線番号」が割り当てられます。ある内線電話機から、別の内線電話機の番号をダイヤルするとその電話機が鳴ります。遠くの部署に居る人にちょっと聞きたいことがある、などと言う場合はわざわざ席を立たずとも話をすることができます。中堅規模の企業であれば、「そんな無精をせずとも」と思われるかもしれませんが、広い敷地を持つ大企業になったりすると、この機能は侮れません。

次に転送機能です。これがPBXの中心的な機能かもしれません。

PBXに接続された外線から着信すると、対応した電話機が鳴るのは上述したとおりです。その電話で「xx部の○○さんをお願いします」などと言われ、全く違う部署の電話だった場合、電話機を操作するだけで、その電話を転送することができます。ありがちな操作としては、「保留」ボタンを押して相手を保留状態にし、同じ電話機で先ほどの内線間通話の機能で目的の相手(上の例ではxx部の○○さん)を呼び出します。○○さんが電話に出たら「○○さんにお電話ですよ～」と一声かけて転送ボタンを押します。これで外線からかかってきた電話を○○さんに転送する操作が完了します。

このように、PBXは電話を受けた人だけでなく、他所から電話をかけてきた人にもストレスを感じさせずに電話を便利に使えるようにしてくれるものです。

3. Asteriskにできること

AsteriskはPBXを名乗っています。従来のPBXでできることはほぼできます。

それ以外にもできることはたくさんありますが、それは追々説明していきます。

4. Asteriskを動かすには何が必要？

「動かしてみたいけど電話でしょ？特別な機材が必要なんじゃないの？」と思われるかも知れませんが、とりあえず動かす分であれば、精々サーバが動く環境とソフトフォンが二種類あればOKです。

幸い、今はVMWare Playerのように仮想環境を容易に構築できるものが無償で手に入ります。Asteriskをインストールするマシンは仮想マシンで十分です。

ソフトフォンが二種類必要と言うのは、一つのPCで同じソフトフォンを複数立ち上げられないからです。異なるアプリであれば、ソフトフォンであっても複数立ち上げられるので、試してみる分にはそれで十分です。もちろん、PCが二台あれば言うこと無しです。

試してみる環境にひかり電話のルータがある場合、これと組み合わせて外線と発着信させることも可能です。もっともこれについてはNTTの認識がどうであるかが微妙ですが…。

1. POP3とは

POP3は、電子メールクライアントが、電子メールサーバからメールを取得するためのプロトコルです。電子メールサーバは、ユーザ宛てのメールを、ユーザ毎に用意されたメールボックスに保存しています。ユーザは、メールボックスから自身のメールを取得する前に、サーバから「認証」される必要があります。ユーザは、サーバから認証されると、メールボックスへのアクセスが許可され、POP3コマンドを送信します。サーバはPOP3プロトコルに従って、それらのコマンドを処理します。

2. POP3の状態遷移

POP3セッションの状態遷移を図2-1に示します。
電子メールサーバは、TCPポートの110でクライアントからのTCP接続要求を待ち受けます。クライアントからのTCP接続要求に対し、サーバは例えば以下のような応答を返し、セッションは「認証（AUTHORIZATION）状態」になります。

S:  +OK POP3 server ready

認証状態では、クライアントは、サーバに対して身分証明をします。認証方法として、USERとPASSコマンドによる方法と、APOPコマンドによる方法があります。認証が成功すると、サーバはメールボックスをロックし、セッションは「トランザクション（TRANSACTION）状態」になります。
トランザクション状態では、クライアントはメールボックスへのアクセスが許可され、トランザクション状態で発行可能なPOP3コマンドを送信します。サーバはPOP3プロトコルに従って、それらのコマンドを処理します。メールの削除を要求するDELEコマンドを受信した場合、サーバは、そのメールに削除マークを付けますが、実際の削除は更新状態で実行されます。トランザクション状態でユーザがQUITコマンドを送信すると、セッションは「更新（UPDATE）状態」になります。
更新状態では、トランザクション状態でDELEコマンドにより削除マークが付けられたメールをメールボックスから削除し、メールボックスのロックを解除します。サーバは最後にQUITコマンドに対して応答を返し、TCP接続を終了させます。

3. POP3コマンド

POP3のコマンド一覧を表3.1に示します。

4. POP3シーケンス

POP3シーケンスの例を図4.1に示します。

1. イーサネットとは

1.1. イーサネットとは

イーサネットは、1973年にゼロックス社のPARCコンピュータサイエンス研究所によって発明されたネットワーク規格です。イーサネットという名称は、かつて「宇宙に満たされていて電磁波を伝えると信じられていた仮想物質」としていた「Ether(エーテル)」に由来し、これと「Network」を組み合わせたもので「Ethernet（イーサネット）」としました。
イーサネットは、IEEE802.3において規格化されており、一般的にLANの構成において最も使用されている規格です。

1.2. LANとは

LAN(Local Area Network)とは、敷地や建物内といった比較的狭いエリアにおいて、コンピュータなどの機器同士を接続し、互いに通信を行うネットワーク規格のことを指します。代表的なものにイーサネット、トークンリング、FDDIの３つのLAN規格が存在していますが、イーサネットが最も一般的に使われているLANとなります。（トークンリング、FDDIは、あまり使用されておりません）

1.2.1. LANの種類

1.3. IEEE802とは

1.3.1. IEEE802のワーキンググループ

IEEEとは、米国電気電子技術者協会のことで、802とはLANの標準化を行う委員会のことを指します。IEEE802委員会には、ワーキンググループが存在し、IEEE802.3のグループでは、イーサネットについて規格化を行っています。以下の表は、６つのワーキンググループについてまとめたものです。（他にもワーキンググループは存在します）

IEEE802.3には、802.3aや802.3iのように分科会が存在し、それぞれの分科会において規格化されています。
接続形態においては、１本のバスにすべてのコンピュータを接続するバス型と、ハブを中心としてコンピュータを接続するスター型の二種類に分かれます。「Ethernet」の名称においては通信速度に応じて規格化され「Fast Ethernet」は100Mbps、「Gigabit Ethernet」は1Gbps(1000Mbps)の総称となります。これらをひと括りにして「Ethernet」と呼ぶこともあります。

1.3.2. OSI参照モデルとLAN規格の対応

イーサネットは、OSI参照モデルにおける物理層(L1)及びデータリンク層(L2)をサポートしています。
イーサネットの場合、物理層にあたる規定は、ケーブルとコネクタです。ケーブルには、同軸ケーブル、UTPケーブル、光ファイバケーブルが使われます。

1. IPとは

1.1. 特徴

1.2. 伝送データ

1.3. 機能

●アドレス付け(IP Addressing)
●ルーティング(IP Routing)
●データグラムの分割と再構築(Fragmentation)

2. データグラム

IPで伝送するデータはデータグラムまたはIPパケットと呼ばれます。厳密的にコネクションレス型のデータはデータグラムで、コネクション型（TCPとセットで伝送する場合）のデータはIPパケットと呼ばれます。（※本記事はIP中心に記述する為、以降、「データグラム」で記述します。）
データグラムはIPヘッダとIPデータから構成され、詳細は下表の通りです。また、データグラム長を制限する最大転送単位(MTU：maximum-transmission unit)はネットワークのデータリンク技術によって異なります。

1. FTPとは

FTP（File Transfer Protocol／ファイル転送プロトコル）は、その名前の通りホスト間でファイルを転送するためのプロトコルです。その歴史は非常に古く、インターネット初期の頃から存在します。
TELNETやHTTPなどと同様、テキストベースのプロトコルです。

2. 通信モデル

図2.1はFTPの通信モデルを示します。

図2.1 FTPの通信モデル（RFC959より抜粋）

FTPは一般的な通信プロトコルとは異なり「コントロール コネクション」と「データ コネクション」の2つのコネクションを使用します。

コントロールコネクションでは、クライアントからサーバにコマンドを送信し、サーバは応答コードとメッセージを応答します。

データコネクションでは、コントロールコネクションでクライアントがファイル一覧(LIST)コマンドやファイルの送受信(RETR/STOR)コマンドを送信した場合に、ファイルの一覧やファイル内容が送信されます。

2.1. サーバ間転送

コントロールコネクションとデータコネクションが分離していることにより、図2.1のようにクライアントが2台のサーバに接続し、それぞれのサーバにファイルの送信(RETR)／受信(STOR)コマンドを送信することにより、サーバ間でファイルを転送することができます。但し、クライアントがこのような操作に未対応の場合、そのクライアントではサーバ間での転送は実行できません。

2.2. FTPコマンド

• アクセス制御コマンド

• 転送パラメータコマンド

• FTPサービスコマンド

3. 主な関連RFC

1. IMAPとは

IMAPとは電子メールプロトコルの1種です。POP3と同様にメールサーバのメールボックスからメールを取得するに使用するプロトコルです。使用しているポート番号は143（IMAP2、IMAP4)と220(IMAP3)になります。
※本記事ではIMAP4(Internet Message Access Protocol – Version 4)について解説します。

2. IMAP4とPOP3との違い

IMAP4とPOP3との最大の違いはメールの管理方法です。

• POP3のメール管理特徴
  
  ・ヘッダやメール全体のダウンロード機能しかないです。
  ・ダウンロードされたメールはサーバに残らないです。
  ・ローカルPCでメールボックス、メールを管理します。

• IMAP4のメール管理特徴
  
  ・メールを部分的にダウンロードすることが可能です。
  （例：複数の添付ファイルから指定したもののみをダウンロードすることができます。）
  ・サーバー上でメールを保管します。
  （メールはローカルPCにダウンロードされても、サーバに保管されます。）
  ・サーバー上でメールボックスを管理します。

3. 主な機能

・認証
・メールボックスの管理（複数のメールボックスの利用が可能）
・メールの取得／変更／削除／保存
・メール属性の付加（メッセージフラグでメールの情報（例：既読/未読）を識別します。）
・メールの検索（メールをダウンロードせずに検索ができます。）
・メールの同期（メーラのデータがサーバ上のと同じデータを保持することができます。）

4. 主なリクエストコマンド

5. レスポンスコード

1. HTTPとは

HTTP(Hyper Text Transfer Protocol/ハイパーテキスト転送プロトコル)は、名前の通りハイパーテキスト(HTMLで記述されたテキスト)を転送するためのプロトコルです。
ただし実際には、ハイパーテキスト以外の様々なデータを転送できる、汎用的なプロトコルとなっています。
HTTPは、クライアント/サーバ型の、ステートレスな(状態を持たない)プロトコルです。
クライアントからのリクエストとそれに対するサーバからのレスポンスで、一回の通信が完結します。
HTTPでは一般的に、下位層プロトコルとしてTCPを使用します。標準ポート番号は80です。
また、通信を暗号化するHTTPS(HTTP over SSL/TLS)も広く利用されており、この場合の下位層プロトコルはSSL/TLS、標準ポート番号は443です。

2. HTTPメッセージ

HTTPメッセージはテキストベースです。区切り文字として改行(CRLF)を使用します。
先頭行(リクエストではリクエストライン、レスポンスではステータスライン)、メッセージヘッダ、メッセージボディの3つの部分で構成されます。
以下、リクエストとレスポンスのそれぞれについて説明します。

2.1. リクエスト

リクエストの形式を以下に示します。

2.1.1. メソッド

リクエストの意味を表します。メソッドを以下に示します。

2.1.2. リクエストURI

リクエストの対象となるリソースの場所を指定します。指定方法のバリエーションを以下に示します。

2.1.3. HTTPバージョン

HTTPのバージョンです。「HTTP/1.0」を使用しているクライアントもありますが、現在は「HTTP/1.1」が主流です。
※本記事ではHTTP/1.1について解説しています。

2.1.4. メッセージヘッダ

0個以上のフィールドで構成されます。
フィールドは「フィールド名: 値」の形式です。
形式上は同名のフィールドが複数存在してもかまいません。
異なるフィールド間の順序は問われませんが、同名のフィールドが複数存在する場合のそれらの順序は意味を持つ場合があります。
主なフィールドを以下に示します。

2.1.5. メッセージボディ

サーバへ送信するデータです。

2.2. レスポンス

レスポンスの形式を以下に示します。

2.2.1. HTTPバージョン

「2.1.3. HTTPバージョン」を参照。
必ずしもリクエストのHTTPバージョンと同じである必要はなく、サーバが使用しているバージョンを記述します。

2.2.2. ステータスコード・説明句

ステータスコードは、リクエストに対する処理結果を表す3桁の数字です。説明句はその意味を自然言語で表したものですが、こちらはあくまで人間の理解を助けるためだけの情報です。
ステータスコードは上1桁で分類を表します。
ステータスコードの分類を以下に示します。

ステータスコードの下2桁で、より具体的な状況を表します。
ただし、下2桁が「00」の場合は、ただ単にその分類で表される結果であることを表します。
主なステータスコードを以下に示します。

2.2.3. メッセージヘッダ

「2.1.4. メッセージヘッダ」を参照。主なフィールドを以下に示します。

2.2.4. メッセージボディ

クライアントへ送信するデータです。

1. SMTPとは

SMTPは、電子メールを送信する時のプロトコルです。
ユーザはSMTPサーバにアクセスすることで、メールの送信を行うことができます。

SMTPはクライアントのメールを自分のサーバに保持します。
実際に送り先まで送られるには、SMTPサーバ同士のメールのやり取りも必要となります。
SMTPサーバはTCPポートの25番で、クライアントのアクセスを待ちます。SMTPクライアントはまずTCPポートでアクセスを行い、接続を確立します。

その後、SMTPクライアントは、SMTPによるログインを行います。ログイン開始は、EHLOもしくはHELOコマンドを利用します。そのまま認証を行うとパスワード盗聴といった問題があるので、通常は、AUTHコマンドやSTARTTLSコマンドを併用して利用します。

接続後、SMTPクライアントは、MAILコマンドで自身のメールアドレス情報を、RCPTコマンドで送信先のメールアドレスをSMTPサーバに送信します。

送信に必要な情報をSMTPサーバに知らせた後、DATAコマンドを利用してメールの本文(From,To,Subjectなども含む)を送ります。送信後は、QUITコマンドにより接続を終了します。

2. SMTPコマンド

SMTPのコマンド一覧を表2-1に示します。

]]> http://www.fogacom.com/tech/?feed=rss2&p=37 0 http://www.fogacom.com/tech/?p=35 http://www.fogacom.com/tech/?p=35#comments Fri, 08 Jul 2011 02:49:21 +0000 admin https://www.fogacom.com/tech/?p=35

1. DNSとは

DNSは、ドメイン名とそれに対応する資源レコードを管理する分散型データベースシステムです。今日では一般にドメイン名からIPアドレスを取得する用途で利用されています。例えば、ウェブブラウザなどのインターネットアプリケーションがホストへ接続するときにはホストのIPアドレスを必要としますが、ホストのドメイン名を入力するだけで接続できます。これは、ドメイン名からIPアドレスを取得するというDNSの仕組みを利用して実現しています。

2. ドメイン名と資源レコード

DNSのデータベースはドメイン名空間と呼ばれる木構造をしています。木のノードを指し示す名前のことをドメイン名と呼びます。

図2.1 ドメイン名空間

木の各ノードにはラベルが付けられています。ドメイン名空間の根はルートノードと呼ばれます。ルートノードのラベルはブランクです。ドメイン名は、それが指し示すノードからルートノード方向へ順番に、左から右へラベルを並べ、ラベル間を「.」で区切った文字列になります。例えば、ルートノードから順番に「com.」「fogacom.」「www」と階層を辿った先のノードは、「www」のノードからルートノード方向へ順番に並べて間を「.」で区切った「www.fogacom.com.」というドメイン名になります。

ルートノードのラベルまでを含めたドメイン名は完全なドメイン名になります。完全なドメイン名は「.」で終わります。ルートノード以外のノードまでのドメイン名は不完全なドメイン名とよばれます。不完全なドメイン名の解釈は実装に依存します。一般的には、ルートノードを起点にその直下のノードから始まるドメイン名と解釈されます。

ラベルは63文字に制限されます。また、ドメイン名は255文字に制限されます。ラベルは英字（a~z、A~Z）、数字（0~9）、ハイフン（-）のみ使用できます。ただし、ラベルの先頭と末尾にはハイフンを使用できません。

各ノードは資源レコードを持ちます。資源レコードはいくつかのクラスに分類されます。さらに、各クラスはいくつかの型を持ちます。例えばクラス=IN（インターネット）、型=A（ホストアドレス）の資源レコードは、ドメイン名に対応するIPアドレスの資源レコードを意味します。資源レコードのクラスと型の詳細については6. 資源レコードにまとめています。

3. ネームサーバ

ドメイン名空間はゾーンと呼ばれる部分に分割して管理されます。ゾーンに含まれる全てのノードの情報を管理するサーバプログラムをネームサーバと呼びます。ネームサーバは自身が管理しているゾーンの下位に隣接しているゾーンのネームサーバの情報も持ちます。

ネームサーバには権威ネームサーバとセカンダリネームサーバの2種類あります。権威ネームサーバはゾーンに関する情報をホストのファイルなどから読み込みます。セカンダリネームサーバは他のネームサーバが管理しているゾーン情報のコピーを取得して読み込みます。ゾーン情報のコピーはゾーン転送と呼ばれる仕組みで行われます。

4. リゾルバと問い合わせ

リゾルバは、ネームサーバへ問い合わせを行うクライアント側プログラムです。Webブラウザなどのインターネットアプリケーションがドメイン名からIPアドレスを取得する際にはリゾルバを介してネームサーバに問い合わせを行います。

図4.1 問い合わせ

ネームサーバは、リゾルバから問い合わせを受けたドメイン名に対応する資源レコードを持っていればそれを回答します。そうでない場合は、リゾルバからの求めに応じて反復または再帰処理を行います。
反復では、問い合わせを受けたドメイン名に最も近いネームサーバの名前とアドレスを返します。リゾルバは、回答を解析して次にどのネームサーバに問い合わせるかを決めて再度問い合わせを行います。リゾルバは、回答が得られるまで問い合わせを繰り返します。

図4.2 反復問い合わせ

再帰では、問い合わせを受けたネームサーバが別のネームサーバへ問い合わせを転送します。問い合わせを受けたネームサーバは別のネームサーバから見てリゾルバとして振舞います。別のネームサーバに対しては反復または再帰処理を要求します。下図では、リゾルバから問い合わせを受けたネームサーバが別のネームサーバへ反復で問い合わせして、得られた回答をリゾルバへ戻しています。

図4.3 再帰問い合わせ

リゾルバはネームサーバからの回答をキャッシュする仕組みを備えています。リゾルバは、問い合わせようとしているドメイン名がキャッシュに存在するときはキャッシュから情報を取得してアプリケーションへ戻します。キャッシュを利用することによりネットワークやネームサーバへのアクセスが省略されて処理が高速化されます。

資源レコードが永久にキャッシュされていると、ネームサーバのデータベースが更新されていてもリゾルバが延々と古い情報を参照し続けてしまいます。それを防ぐためにキャッシュされた資源レコードには有効期間（TTL）が設定されています。有効期間を過ぎた資源レコードはキャッシュから削除されます。