ブラウザはどうやってホームページにアクセスしているのか？その4

2022-03-18インフラ, ネットワーク

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はじめに

「ブラウザはどうやってホームページにアクセスしているのか？」を全４回でまとめました。
前回はDNSを用いてIPアドレスを取得する方法について説明しました。
最終回であるその4では、サーバからデータを受け取る方法について説明します。

ネットワークの基礎知識(IPアドレスとドメイン名)
サーバにデータをリクエストする
サーバのIPアドレスを取得する
サーバからデータを受け取る ← 今回はココ

プロトコルスタック

HTTPリクエストを作成し、DNSから送信先のIPアドレスを取得しました。
最後に、作成したHTTPリクエストを目的のサーバに送信します。
ブラウザにはメッセージを送信する機能がないため、OSに送信を依頼します。

OSがメッセージを送信するための通信プロトコル郡をプロトコルスタックと呼びます。
以下に記したものが、プロトコルスタックの一例です。
データの送信をしたいときは上のレイヤから下のレイヤへ送信を依頼することで、データ送信をしています。

Layer	Protocol
Application	HTTP
Transport	TCP
Internet or network	IP
Link or data link	Ethernet
Physical	IEEE 802.3ab

Socket通信

HTTPリクエストを送信したい場合は、Socketライブラリを使用してデータを送信します。
データ通信時には受信側/送信側の両方でソケットというデータの出入り口を作成して、それらを接続することで通信を行います。
クライアントがデータを受信するまでの流れを4ステップに分けて説明します。

ソケットの作成

アプリケーションは直接ソケットを触ることができないため、Socketライブラリを通してソケットの作成を行います。
ソケットはSocket関数にサーバのIPアドレスを渡すことで作成でき、ソケットの作成が完了するとソケットの識別子であるディスクリプタが返ってきます。
1つのソケットにつき1つのサーバとしか通信が行えないため、ブラウザで2つのタブを開いている場合はソケットが2つ必要になります。

サーバのソケットに接続する

クライアントはソケットを作成した後、サーバ側のソケットへ接続するようプロトコルスタックに依頼します。
サーバに接続する際はSocketライブラリのconnect関数にディスクリプタ、IPアドレス、ポート番号の3つを渡すことで接続を確立してくれます。

データの送受信

接続確立後はソケットにデータを入れるだけで、相手にデータを届けることができます。
データの送受信を行うためにはSocketライブラリのread/write関数を使用します。
上述したようにブラウザにはデータを送信する機能がないため、OSにデータの送信をお願いする必要があります。
このときにブラウザとOSがデータのやりとりをするために、受信バッファ/送信バッファというものを使用します。

ブラウザは送信したいデータを送信バッファに書き込むことで、OSにデータを渡すことができます。
同様に、OSは受信したデータを受信バッファに書き込むことで、ブラウザにデータを渡すことができます。