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ＴＣＰ／ＩＰの基本

　ＬＡＮの中に構築したＷＥＢサーバーをブロードバンドルーターやルータタイプのＡＤＳＬモデムを使って外部に公開するために最低限必要な情報を整理します。

１．グローバルＩＰアドレスとプライベートＩＰアドレス

　インターネットで使用されているＴＣＰ／ＩＰという通信規格では、各ホストはＩＰアドレスを頼りに互いを識別するようになっています。そのため、インターネットに接続されたホストのＩＰアドレスは全世界的規模で重複のない、そのホスト固有のものでなければなりません。このようなＩＰアドレスのことをグローバルＩＰアドレスと呼びます。

　一方、ＴＣＰ／ＩＰというプロトコルはシンプルで使いやすく機能的にも充実しているので企業内ＬＡＮや家庭内ＬＡＮといった大小様々なＬＡＮの分野でも用いられるようになってきました。しかし、インターネットに接続されていないＬＡＮ内のホストにまでグローバルＩＰアドレスを割り当ててしまうとグローバルＩＰアドレスはすぐに不足してしまいます。

　そこでグローバルＩＰアドレスの特定の範囲をプライベートＩＰアドレスとしてインターネットに接続していないホストに限り自由に使って良いこととしました。そのためプライベートＩＰアドレスを持つホストはインターネットに接続することは出来ません。

　上記の表で示したように、各クラスによってネットワークアドレスの範囲が先頭１ブロックから３ブロックのいずれかが決定します。また、使用できるＩＰアドレスの数も、クラスＡの場合は何と１６７７万個ものＩＰアドレスを割り付けることができるようになります。しかし、一つのネットワークでこれほどたくさんのＩＰアドレスを使用することはまず考えられません。そこで、さらに分割して使えるようにした仕組みがサブネットマスクになります。

サブネットマスク

　サブネットマスクとは同一のＬＡＮ内にある各パソコンのうち、自分のパソコンからアクセスして良いＩＰアドレスの範囲を指定するための数字の組み合わせです。余計な部分にアクセスしないためにその指定範囲以外のＩＰアドレスに目隠し（マスク）をしてしまうということでサブネットマスクと呼ばれています。

　たとえば、ＡとＢとＣの３つのグループがあったとします。同一グループ内のパソコンは相互にアクセス可能、そしてＡからＢとＡからＣはアクセス可能にしたいとします。

　Ａ→Ａ　アクセス可能
　Ｂ→Ｂ　アクセス可能
　Ｃ→Ｃ　アクセス可能
　Ａ→Ｂ　アクセス可能
　Ａ→Ｃ　アクセス可能
　Ｂ→Ｃ　アクセス不可能
　Ｃ→Ｂ　アクセス不可能

　このとき、ＩＰアドレスの下から２ブロック目の数字を変えることで、Ａ、Ｂ、ＣのパソコンはＬＡＮ上でグループ分けすることができます。このときは下記のようにローカルＩＰアドレスとサブネットマスクを割り当てます。

　この「２５５．２５５．２５５．０」というサブネットマスクを設定したパソコン（ＢとＣ）からは自分のパソコンのＩＰアドレスと上位３ブロックがすべて同じＩＰアドレスを持ったパソコンにしか存在を認識しなくなります。つまり、Ｂのグループの中のパソコンはＢのグループ内にあるパソコンしか認識できず、Ｃのグループの中にあるパソコンはＣのグループの中にパソコンしか認識できません。

　一方、Ａのグループについては「２５５．２５５．０．０」というサブネットマスクを設定しています。このサブネットマスクだと、上位２ブロックの数字が同じパソコンしか存在を認識しないという形になります。このＡ，Ｂ，Ｃの全グループはすべてが上位２ブロックは１９２．１６８となっていますので、Ａのグループからはすべてのパソコンの存在を認識できるようになります。

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２．ヘッダ情報とポート番号

　ＴＣＰ／ＩＰを用いるネットワークでは送受信するデータをパケットという単位に小分けし、おのおののパケットにＩＰヘッダと呼ばれる情報とＴＣＰヘッダと呼ばれる情報を自動的に付け加えます。ＩＰヘッダには送信先ホストのＩＰアドレスと送信元ホストのＩＰアドレスが含まれ、ＴＣＰヘッダには送信先ポート番号と送信元ポート番号が含まれています。これらの情報を元にインターネット上の各ホストはパケットの転送や受信、処理、返信を行います。上記のうち送信先ポート番号というのは送信先のホストが受信したパケットがホスト上で稼働するどのアプリケーション向けのものなのかを判断するためのものです。

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パケットの構成

　一般的なアプリケーションにはあらかじめポート番号が規定されています。たとえば、httpは８０番、ｐｏｐ３は１１０番、ＦＴＰは２１番などです。これらをｗｅｌｌ−ｋｎｏｗｎポートなどと呼びます。ｗｅｌｌ＝ｋｎｏｗｎポートには０から１０２３の番号が割り当てられており、１０２４以降は自由に使って良いこととなっています。なお、ＩＰアドレスと同様にポート番号にも送信元ポート番号がありますが、こちらのほうがｗｅｌｌ＝ｋｎｏｗｎポート以外の番号が動的に割り当てられています。

３．ＬＡＮとインターネットを接続する

（１）　ブリッジタイプのモデムしか無い場合

　上図のように２台のコンピュータからなる小規模なＬＡＮとＡＤＳＬモデムを単純に接続した場合を想定してみます。なお、このネットワークの環境は以下のようになっていると想定します。

1. 二台のコンピュータにはそれぞれプライベートＩＰアドレスが割り振られている
2. ＡＤＳＬモデムはブリッジタイプ（イーサネットの信号とＡＤＳＬの信号を相互に変調する機能しか持たないタイプ）
3. ハブとモデムはイーサネットケーブルで直結されている
4. インターネット接続時にプロバイダーから割り当てられるグローバルＩＰアドレスは一つ

　まずノートパソコンからインターネットに接続します。クライアントソフト（たとえばフレッツＡＤＳＬの場合は「フレッツ接続ツール」）を起動するとノートパソコンがインターネットに接続されます。この状態ではデスクトップパソコンからインターネットに接続することは出来ません。プロバイダから割り当てられているグローバルＩＰアドレスはノートパソコンに直接割り当てられていて、デスクトップパソコンはプライベートＩＰアドレスしか持たないためです。デスクトップパソコンをインターネットに接続したい場合はノートパソコンの接続をいったん切断してから、改めてデスクトップパソコンから接続要求を行うようにします。このようにモデムとは部を単純に接続した場合は同時にインターネットに接続することはできずに、どちらか一方を排他的に使用できるという状況になります。

（２）　ブロードバンドルータ

　プライベートＩＰアドレスを割り振られたコンピュータがインターネットに接続するためにはコンピュータとインターネットの中間でプライベートＩＰアドレスとグローバルＩＰアドレスを相互に変換する必要があります。このような変換をＮＡＴ（Ｎｅｔｗｏｒｋ　Ａｄｄｒｅｓｓ　Ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ）と呼びます。ただし、ＮＡＴの使用で規定されているのは一対一のアドレス変換だけなので、ＬＡＮに接続されたプライベートＩＰアドレスを持つ複数台のホストを同時にインターネットに接続する場合には、同時に接続するホストの台数と同数のグローバルＩＰアドレスが必要になります。

　そこでＮＡＴを拡張したＮＡＰＴ（Ｎｅｔｗｏｒｋ　Ａｄｄｒｅｓｓ　Ｐｏｒｔ　Ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ）という変換方式が考案されました。ＮＡＰＴはＩＰマスカレードとも呼ばれ、ＩＰアドレスと同時にポート番号の変換も行います。その結果、割り当てられるグローバルＩＰアドレスが一つだけであっても、ＬＡＮに接続された複数台のホストが同時にインターネットに接続できるようになりました。

　現在市販されているブロードバンドルーターやローカルルーターなどと呼ばれる製品は家庭内ＬＡＮのような小規模なＬＡＮでも手軽にＮＡＰＴ機能を利用できるようにするものです。基本的な性能や機能は各社製品ともおおむね同等であり、現行製品であればどの製品を選んでもあまり後悔することはありません。ただし、最近になって一部の製品で高機能化が進み、ＬＡＮ−ＷＡＮ間の転送速度（スループット）の早さをうたったり、本格的なセキュリティ機能や無線ＬＡＮアクセスポイント機能などの付加機能を搭載した製品も増えてきています。また、ＡＤＳＬモデムにＮＡＰＴ機能を搭載した製品もあります。こちらはルータタイプのＡＤＳＬモデムと呼ばれています。

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（３）　ＷＡＮ（インターネット）側からの接続

　ＮＡＰＴはプライベートＩＰアドレスしか割り振られていないＬＡＮ内のホストがインターネットに接続する場合には大変に便利な機能です。しかし、ＬＡＮ内にサーバーを構築して外部（インターネット）に公開する場合には問題があります。ＮＡＰＴでＷＡＮ側（インターネット側）からＬＡＮ内へのパケット送信先を決定するにはパケットがＬＡＮからＷＡＮへ出て行くときのアドレスとポート番号の変換情報が必要になりますが、ＷＡＮ側から直接パケットを送信した場合はそのような変換情報がないため、ルーターはＬＡＮ側のどのホストにパケットを送信して良いか判別が出来ないためです。

　また、市販のブロードバンドルーターでは上記のＮＡＰＴの機能上の問題とは関係なくセキュリティ上の観点からパケットフィルタリングという機能によってＷＡＮ側から直接ＬＡＮ側へ送信されたパケットは全て破棄されるように初期設定されている場合が大半です。

　そこでポートフォワーディングという機能が必要になります。これは、プロトコルの種類（ＴＣＰまたはＵＤＰまたは両方）とポート番号の組み合わせをあらかじめ指定しておき、それに合致した場合のみＷＡＮ側からのパケットを、あらかじめ指定しておいたＬＡＮ側のホストとポート番号の組み合わせに送信するという機能です。（当然ＬＡＮ側のＩＰアドレスは固定しておかなくてはいけません）　転送ルールがあらかじめ固定されていることから静的ＩＰマスカレードなどと呼ばれることもあります。この機能を使うことによってＬＡＮ内に構築したサーバをＷＡＮ側に公開することが可能になります。

（４）ＮＡＴ機能とＩＰマスカレード機能

　ブロードバンドルーターの説明書などを見ていると、ＮＡＴ機能とかＩＰマスカレード機能といった言葉が出てくることがあります。ＮＡＴ機能というのは一つのグローバルＩＰアドレスを一つのローカルＩＰアドレスに変換する機能です。このＮＡＴ機能単体ではブロードバンドルーターには１台のパソコンしか接続できないことになります。ブロードバンドルーターの最大のメリットはひとつのプロバイダーとの接続アカウントで複数台のパソコンで同時に接続できることにあります。これを実現するためには一つのグローバルＩＰアドレスに複数のローカルＩＰアドレスで共有する機能が必要になります。これがＩＰマスカレード機能です。ブロードバンドルーターの中にはＮＡＴと呼んだときにＩＰマスカレード機能まで含めて呼んでいる場合もあるようです。

（５）パソコンを外部から守るための機能

　インターネットに常時接続するということは自分のパソコンが２４時間世界中のパソコンにアクセスできると言うことですが反面世界中のパソコンから２４時間、自分のパソコンにアクセスできるということになります。これは悪意をもった人からインターネット経由でなんらかの攻撃を受けてしまうということになります。そのため常時接続の環境では外敵から身を守る自衛手段を持たなければなりません。ブロードバンドルーターは接続するだけで通常のＡＤＳＬモデムとパソコンを直接つなげたときと比べるとセキュリティ的には安全になります。ブロードバンドルーターにはいくつかのセキュリティ機能がオンになっていると考えて良いでしょう。代表的なものにパケットフィルタリングがあります。パソコン側からインターネット側にはパケットを送信できるものの、インターネット側からパソコン側には必要最低限のデータしか通さない仕組みになっています。（ブロードバンドルーターによっては初期設定でフィルターがオフになっている可能性もありますのでマニュアルと設定内容をご確認ください）

　ブロードバンドルーターにはＮＡＴ機能を搭載しているため、外敵からの攻撃の第一の目標であるグローバルＩＰアドレスが直接パソコンに割り当てられていません。そのため、仮に自分の割り当てられたグローバルＩＰアドレスが何らかの攻撃を受けたとしても、それはブロードバンドルーターが攻撃をうけるわけでパソコンにまで到達せずにすみます。ブロードバンドルーターはパソコンとは構造が違う上、ハードディスクのように大切なデータを大量に保管しているようなこともないので、仮に攻撃を受けたとしても実害は発生しないことになります。つまりブロードバンドルーターを設置するだけでもグローバルＩＰアドレスをねらい撃ちにした攻撃に対する自衛手段になります。

　また、通常、インターネット上を流れるデータはそのデータの使用目的によりコンピューター上のソフトウエアの決められたデータの受け渡し口を使用します。このソフトウエアのデータ受け渡し口を「ポート」といい、たとえばＷＥＢページのデータは８０番のポートを使ってデータの受け渡しをしています。一般的なモデムとパソコンが直接接続された環境ではインターネット上の別のコンピューターから自分のＩＰアドレスに向けて何番のポートにアクセスしたいという要求があった場合、自分のパソコンがこの要求に応えてしまうため、そのポートから悪意を持ったプログラムが進入する可能性があります。当然、パソコンの内部は他人からのぞかれてしまう可能性も高いといえます。

　たいして、ブロードバンドルーターでは原則的に各パソコンのポートを直接インターネット上に開放していません。これをパケットフィルタといいます。インターネット上の別のコンピューターが自分のグローバルＩＰアドレスに向けてポート解放の要求をしてもブロードバンドルーターがその要求をブロックしてしまうため、自分のパソコンがこれに応えることはありません。

　このようにセキュリティ的にも大きな効果があるブロードバンドルーターですが、デフォルトの設定ですべての背セキュリティ対策機能がオンになっていない可能性もあります。まずはマニュアルを良く読んで安全な使い方をするようにしてください。

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