ポートという多重化 — 1本の線に何本もの会話

第18週までで、宛先IPアドレスを見て次の行き先を決める仕組みを見ました。これで荷物は目的のホストまで届きます。

しかし、届いた先で困ります。1台のPCでは、同時にいくつものプログラムが通信しています。 ブラウザで何枚ものタブを開き、裏でメールが受信され、エディタが更新を確認している。これらは全部、同じ1本の回線と同じ1つのIPアドレスを使っています。届いたデータがどのプログラムのどの会話のものかを決めなければなりませんが、IPアドレスは「この建物宛て」までしか言っていません。

そこで宛名をもう一段細かくします。それがポート番号です。16ビットの数値で、0から65535まで。「どのホストか」の下に「そのホストのどの窓口か」を付け足すわけです。

1本の共有された線の上に、複数の独立した会話を同時に載せる。この考え方を多重化と呼びます。ポートは、TCPやUDPにおける多重化の実現手段です。

上の4つの値を、解説記事やAIの説明では four-tuple(4つ組) と呼ぶことがよくあります。便利な呼び方ですし、指している内容も正しいものです。ただし、本教材の主題に関わる注意があります。

もう一点、章番号にも注意が要ります。接続の識別について書かれているのは §3.4.1 と用語集であり、§3.1 はヘッダフォーマットの節です。第14週で引用した疑似ヘッダの話が §3.1 だったので、混同しやすい場所です。出典は文書番号だけでなく節まで合っているかが問われます。節がずれていると、確認しようとした人が「書いていない」ことに気づいて、説明全体の信用が落ちます。

ポート番号は0から65535まであり、用途によって区分されています。この区分の呼び方が、通説と公式で食い違っている箇所です。

範囲            第一の名称        併記されている別名
0-1023          System Ports      Well Known Ports
1024-49151      User Ports        Registered Ports
49152-65535     Dynamic Ports     Private / Ephemeral Ports

数値の区分は通説どおりで正しく、違うのは呼称だけです。 教科書や記事では Well-known / Registered / Private を見ることが多いので、「公式名称は Well-known だ」と思い込んでいることがあります。どちらも間違いではありませんが、IANAが第一に使っているのは System / User / Dynamic の方なので、両方を併記するのがいちばん正確です。

割り当ての手続きも範囲ごとに違います。System Ports は IETF Review または IESG Approval、User Ports はそれに Expert Review を加えた手続きが必要です。そして Dynamic Ports は、IANAが割り当てを行いません。 誰のものでもない領域として空けてあります。

これは「Linuxが規格違反をしている」という話ではありません。Dynamic Ports はIANAが割り当てを行わない領域で、各ホストが自分の都合で使ってよい場所だからです。

押さえてほしいのは、「エフェメラルポートは 49152-65535 です」という一文が、どのOSの話かによって正しくも誤りにもなるということです。