Webページが表示されるまで（総合）

https://example.com/ のようなURLをブラウザに入力してからページが表示されるまでには、 DNS・ARP・カプセル化・ルーティング・NAT・TCP・TLS・HTTPという、これまでの回で1つずつ学んだ仕組みが、 決まった順番で1回ずつ働いています。

例として、自分のPC（192.168.10.25/24）からhttps://example.com/ を開く場面を、最初から最後まで追いかけます。

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   URLをスキーム・ホスト名・パスに分解する第7層

   https://example.com/ の https がスキーム（使う約束事）、example.com がホスト名、/ がパスです。 通信の最終的な宛先を示すURL／ドメイン名は、第7層（アプリケーション層）の宛先にあたります。

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   DNSでホスト名をIPアドレスに変える第7層

   ホスト名 example.com のままでは通信できません。DNSがキャッシュDNSサーバ→ルート→TLD→権威の順に問い合わせ、 IPアドレス（ここでは 203.0.113.50 とします）を返します。

宛先IPアドレスが分かったところで、PCはまず1つの判定をします。宛先は自分と同じネットワークか、外かです。

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   宛先が同一ネットワークか判定する第3層

   自分のIPアドレスとサブネットマスクで ネットワークアドレスを求め、宛先にも同じマスクを当てて比較します。192.168.10.25/24 と 203.0.113.50 は一致しないので、外です。

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   デフォルトゲートウェイに預ける第3層

   外向けの通信は自分では届けられないので、デフォルトゲートウェイ（192.168.10.1）に中継を任せます。

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   ARPで次に渡す相手のMACを調べる第2層

   ARPで尋ねるのは、最終的な宛先（サーバ）のMACではなく、同じネットワーク内にいるゲートウェイのMACです。

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   カプセル化してフレームを組み立てる第4〜2層

   ステップ5で分かった宛先MACを使い、TCPヘッダ→IPヘッダ→Ethernetヘッダの順に包んでいきます。 このときTCPヘッダには送信元ポート番号も書き込まれます。

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   ルータが経路を選んで転送する第3・2層

   各ルータはルーティングテーブルを見て次のルータへ転送します。 宛先IPは最後まで203.0.113.50のままですが、宛先MACアドレスはホップごとに書き換わります。

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   NATでグローバルIPに変換される第3層

   プライベート網とインターネットの境目（家庭では自宅ルータ）で、送信元IPアドレスがグローバルIPアドレスに変換されます。 家庭用ルータで使われるNAPTなら、送信元ポート番号もあわせて変換されます。

フレームがサーバに届いても、まだデータのやり取りは始まりません。3つの段階を順番に済ませる必要があります。

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   TCPの3ウェイハンドシェイクで接続を確立する第4層

   SYN→SYN+ACK→ACKの3回のやり取りで、お互いの開始番号を確認し合います。

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   TLSハンドシェイクで暗号化を確立する第6層

   証明書を確認し、共通鍵のもとになる情報を交換します。 TCPの接続が確立していなければ、この段階は始まりません。

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   HTTPでリクエストとレスポンスをやり取りする第7層

   暗号化された通信路の中で、GETリクエストを送り、HTMLを含むレスポンスを受け取ります。

HTMLが届くと、ブラウザはその中身を解釈し、<img>や<link>で指定された 画像・CSS・JavaScriptがあれば、その数だけ追加のリクエストを送ります。追加のリクエストも、宛先が新しいホスト名であれば②のDNSから、 同じホストであれば⑨〜⑪のTCP・TLS・HTTPから、それぞれやり直しになります。1つのページを表示するために、 この往復がリソースの数だけ繰り返されています。すべてのリソースが届き、ブラウザが画面を組み立て終えた時点で、ようやくページが表示されます。

1つの回だけでは答えられない、複数の回にまたがる問題です。選んでから「採点する」を押すと、解説つきで答え合わせができます。

第1章の「なぜ階層に分けるのか」から始まり、OSI参照モデル、アドレスのしくみ、データが届くしくみ、通信の制御、 アプリケーション層と積み上げてきた知識が、今回の1本の線ですべてつながりました。お疲れさまでした。