ネットワークの基本：IP・TCP・HTTP・DNS の連携

ブラウザに「google.com」と打って Enter してから検索画面が出るまで、コンピュータの中では何が起きているか? これを順番に追うのが本記事のテーマ。インターネットの基本がほぼ全部見えます。

1. プロトコルスタック (4 層モデル)

2. google.com にアクセスする手順

1. 1DNS 問合せ: 「google.com の IP は?」を DNS サーバに尋ねる → 142.250.46.78 を取得
2. 2TCP 接続確立: 142.250.46.78:443 (HTTPS のポート) に 3 ウェイハンドシェイク
3. 3TLS ハンドシェイク: 暗号化方式の合意・証明書の検証
4. 4HTTP リクエスト送信: GET / HTTP/2 (パス・ヘッダ・Cookie 等)
5. 5HTTP レスポンス受信: 200 OK + HTML 本文
6. 6ブラウザがレンダリング: HTML を解釈して画面に表示
7. 7追加リソース取得: 画像・CSS・JS を別途リクエスト (並列)
8. 8JavaScript 実行: 動的な動作開始

3. IP アドレス

• IPv4: 32 ビット、約 43 億個 (もう枯渇)。例: 192.168.1.1
• IPv6: 128 ビット、ほぼ無限。例: 2001:db8::1
• プライベート IP: 10.x.x.x / 172.16-31.x.x / 192.168.x.x → 家庭・社内ネットワーク用
• グローバル IP: インターネット上で一意、ISP から割当て
• NAT: プライベート IP → グローバル IP の変換 (家のルータが行う)

4. TCP の信頼性

• 3 ウェイハンドシェイク: SYN → SYN-ACK → ACK で接続確立
• 順序保証: パケットに番号を付け、受信側で並べ直す
• 再送制御: 一定時間 ACK が来なければ再送
• フロー制御: 受信側のバッファ容量に応じて送信速度調整
• 輻輳制御: ネットワーク混雑時は送信速度を下げる

5. HTTP のメソッドとステータスコード

6. Python で HTTP リクエストを送る

import requests
# GET リクエストr = requests.get('https://api.github.com/users/octocat')print(r.status_code)  # 200print(r.json()['name'])  # 'The Octocat'
# POST リクエストr = requests.post('https://httpbin.org/post', json={'key': 'value'})print(r.json())
# ヘッダ付きr = requests.get('https://api.example.com/data',                 headers={'Authorization': 'Bearer TOKEN'})

7. 次の話

EP.08 では データ構造 に進みます。配列・連結リスト・ハッシュ・ツリーの基本と、なぜ 「適切な構造の選択」 がプログラムを 1000 倍速くすることがあるか。