L4＠OSI参照モデル¶
はじめに¶
本サイトにつきまして、以下をご認識のほど宜しくお願いいたします。
01. トランスポート層 (L4)¶
トランスポート層とは¶
アプリケーション層のプロトコルを適切なアプリケーションに振り分けるプロトコル (例：TCP、UDP など) を処理する層である。
トランスポート層の仕組み¶
▼ 全体像¶
クライアントからのリクエスト時に、ネットワーク層から渡されたパケットのポート番号情報を元に、アプリケーション層の特定のプロセスにパケットを渡す。
また反対に、レスポンス時にアプリケーション層のプロセスから出力されたパケットに情報を付加し、ネットワーク層に渡す。
このとき、各アプリケーションはプロセスとして稼働していることに留意する。
▼ クライアントからのリクエスト時 (図の 『➡️』 )¶
(1)-
ネットワーク層でプライベート IP アドレスを使用して、リクエスト先のパソコンを識別する。
(2)-
トランスポート層で、ポート番号を元にして、アプリケーション層のプロセスにパケットを送信する。
＊例＊
インバウンド通信を待ち受けるポート番号を 8080 と設定した場合、リクエスト時に以下のようにポート番号を指定すると、nginx プロセスにリクエストを送信できる。
GET http://127.0.0.1:8080
▼ クライアントへのレスポンス時 (図の 『⬅︎』 )¶
(1)-
パケットの通過したポート番号をヘッダー情報として追加する。
(2)-
ネットワーク層へ送信する。
02. リクエスト／レスポンス方式のプロトコル¶
TCP¶
記入中...
UDP¶
記入中...
独自プロコトル¶
▼ DB接続系¶
L7 のプロトコルに属する独自プロトコルもある (例：MySQL など) 。
- Redis
04. ソケット¶
ソケットとは¶
トランスポート層に存在し、受信した通信をアプリケーション層の各プロセスに振り分ける受け口をソケットという。
送信元のサーバーが宛先に対して、『192.168.1.1:50001 (送信元 IP アドレス:送信ポート) 』『10.0.0.1:80 (宛先 IP アドレス:宛先ポート) 』といったように、IP アドレスとポート番号の組合せで指定する。
ソケット接続とは¶
ソケット間のネットワーク接続をソケット接続という。
Unixドメインソケット¶
▼ Unixドメインソケットとは¶
Unix で使用されるソケットのこと。
ソケットファイルを経由して、同じ OS 上のプロセス間でパケットを送受信する。
▼ 通信方法¶
プロトコルを『unix:』としてパケットを送受信する。
unix://./etc/foo.sock
ソケットファイル (.sock ファイル) 自体にファイルとしての実体はなく、エンドポイントのように働く。
同じ OS 上で稼働するコンテナのプロセス間の通信でも使用できる。
05. プロセス間メッセージキュー¶
プロセス間メッセージキュー¶
同じ OS 上のプロセス間でメッセージを中継する。
異なる OS 間のメッセージを中継するときは、ミドルウェアとしてのメッセージキューを経由する。
posixメッセージキュー¶
記入中...
06. L4 ロードバランサー¶
L4 ロードバランサーとは¶
通信の L4 プロトコル (例：UDP、TCP) やツール固有のプロトコル (例：MySQL、Memcached など) のヘッダー情報に基づいて、通信をロードバランシングする。
L7 プロトコルのヘッダー情報を持つ通信であっても、L4 プロトコルの情報のみを使用してロードバランシングできる (例えば、HTTP プロトコルのバージョンの影響を回避できるといったメリットがある) 。
L7 プロトコル (例：HTTP、HTTPS、SMTP、DNS、POP3 など) のヘッダー情報を失うわけではなく、あくまでパケットの L4 ヘッダー情報をロードバランシングに使用するだけである。
そのため、HTTPS で受信したリクエストをロードバランシングするときは、決して通信が平文になっているわけではなく、L7 のパケットペイロードは暗号化されたままである。
L4 プロトコルは、ヘッダーに宛先の情報 (例：IP アドレス、ポート番号) をもっている。
L4 ロードバランサーは、これらの情報に基づいて通信を待ち受けるサーバーに、通信をロードバランシングする。