Managed Service Column ＜システム運用コラム＞Webサイトが表示されるまでの仕組みを用語の解説を交えて紹介

はじめに

パソコンだけでなく、スマートフォンやタブレット端末が多く普及している今、Webサイトの閲覧は多くの人が当たり前に行なうようになりました。昨今では、閲覧だけにとどまらず、Webサーバーを開設し、自ら作成したWebサイトを公開する人も増えてきています。

このように、Webサイトをさまざまな形で利活用している人が増えているものの、そもそもWebサーバーとユーザーのクライアント端末がどのように通信し、どのような手順を踏んでWebページがブラウザに表示されているのか、いまいち理解できていない方もいらっしゃると思います。

ここでは、Webサイトが表示されるまでの流れについて、用語解説も含め、簡単にその仕組みを解説しています。

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IPアドレス

IPアドレスとは、インターネットなどのIPネットワークに接続する端末や機器に割り当てられる識別番号です。接続中の端末や機器の1台1台に一意の値が割り当てられます。

IPアドレスは、インターネット上の住所と言い換えることもできます。クライアント端末から住所を指定して特定の送信先に要求したいデータを送ることができ、自身もその住所を所有していることで、要求したデータを送り返してもらうことができるのです。

ドメイン

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インターネットではIPアドレスによりデータの送受信先を指定しますが、数値だけで表現されるIPアドレスは人間にとって扱いにくいものです。そのため、IPアドレスに紐づく名前として、人が認識したり覚えやすかったりするアルファベット表記の「ドメイン」が作られ、IPアドレスと併用されています。

なお、ドメインはIPアドレスと同様、インターネット上に1つと決められていて、ほかに同じ名前は存在しません。

Webブラウザ

Webブラウザとは、インターネット上に開設されたWebページを閲覧するためのアプリケーションです。WebブラウザはWebサーバーにあるファイルデータを指定されたレイアウトで表示します。ブラウザによって機能はさまざまで、第三者が開発したプラグインや拡張機能を追加して利用することもできます。

Webサーバー

Webサーバーとは、WebサーバーソフトとWebサイトの構成ファイルを格納している通信機器のことです。Webサーバーはインターネットに接続されており、ネットワークを通じてアクセスしてきた端末にデータや機能を提供します。

国内で著名なWebサーバーソフトに「Apache」「Nginx」「IIS」があります。

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DNS（Domain Name System）は、ドメインとそれに対応するIPアドレスの管理をするシステムのことです。WebサイトのドメインをDNSシステムに照会し、アクセス先のIPアドレスを参照します。

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Webサイトが表示される流れはおおむね以下の4つの手順になります。

1. URLに含まれるドメインからDNSサーバーにWebサーバーのIPアドレスを問合せ
2. アクセス先のIPアドレスの送信
3. Webサーバーにアクセスしてページデータを要求
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詳しくはそれぞれ以下で説明します。

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インターネットではIPアドレスをもとに通信を行ないますが、通常Webページを閲覧するにはブラウザにURL（サイトのアドレス）を入力し、Webサイトを管轄するWebサーバーにアクセスします。まずはこのURLに含まれるドメインをIPアドレスに変換して、アクセス先を特定する作業が必要になります。この作業は「名前解決」とも呼ばれます。

URLを構成する主な要素は「ドメイン」と、ページファイルを指定する「パス」です。Webサイトを表示するには、URLのドメイン部分を抜き出してDNSサーバーに照会し、通信相手となるWebサーバーのIPアドレスを特定します。

アクセス先のIPアドレスの送信

DNSサーバーはインターネット上にいくつも存在します。クライアント端末はまず自分のネットワークに近いDNSサーバーに照会を行ない、IPアドレスを受け取る窓口とします。DNSサーバーはドメインの階層別に管轄分けされており、ユーザーが指定したURLに含まれるドメインとIPアドレスの対応情報を持つDNSサーバーを参照するように窓口のDNSサーバーに応答します。

ドメインに対応するIPアドレス情報を持つDNSサーバーと通信ができれば、窓口のDNSサーバー経由でIPアドレスをユーザーに返答します。

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クライアント端末はDNSサーバーから得たIPアドレスを用いて、Webサーバーと通信し、Webサイトのページファイルを送信するよう要求します。Webブラウザが通信を行なうためのプロトコルや「HTML」方式でデータを送信してもらいます。

Webページの転送と表示

ページファイルの送信要求を受けたWebサーバーは、クライアント端末にHTMLファイルを送信します。送信されたHTMLファイルはWebブラウザに表示され、ユーザーはURLで指定したサイトページを閲覧できます。Webページのデータ送信は1回のやり取りで完了することはなく、何回にも分けてデータを送受信するのが普通です。

以上のような4つの手順を踏み、WebサイトやWebページは表示されます。

キャッシュが動作している際のサイト表示

Webサイトの表示は、常に同じ手順を踏むわけではありません。過去に一度表示したWebサイトを再び表示する際には「キャッシュ」と呼ばれる仕組みが採用されます。
ここでは、キャッシュとは何か、キャッシュ機能が働いた場合のWebサイトの表示の流れはどのように変わるのかを説明します。

キャッシュとは

キャッシュとは、一度閲覧したWebページや、ページ内に載せられていた画像などのデータを一時的にハードディスクへ保存することです。保存したデータを再利用、つまり、同じWebサイトを再び表示させるときには、あらためてサーバーと通信しなくても、端末のハードディスクに保管されたデータから呼び出して表示させることで、Webページの高速表示が可能になります。

Webサイト表示に関しては、「DNSキャッシュ」や「Webキャッシュ」があります。これらはDNSサーバーの問い合わせ結果やWebサーバーから取得した情報になり、クライアント端末のOSやWebブラウザに保存されます。

キャッシュ利用時にサイトが表示される流れ

キャッシュ利用時にWebサイトが表示される流れは2つのパターンに分かれます。

• 同じサイトの別ページに遷移する場合（DNSキャッシュを利用）
• 一度訪れたサイトページを再表示させる場合（DNSキャッシュとWebキャッシュの両方を利用）

DNSキャッシュを利用する場合

1. Webサーバーにアクセスしてページデータを要求
2. Webページの転送と表示

「URLに含まれるドメインからDNSサーバーにWebサーバーのIPアドレスを問合せる」と「アクセス先のIPアドレスの送信」は省略されます。

DNSキャッシュとWebキャッシュの両方を利用する場合

訪問済みのWebサイトを再表示させる場合、クライアント端末が持つDNSキャッシュとWebキャッシュを利用します。DNSサーバーから得たIPアドレス情報と、Webサーバーから送信済みのページファイルを再利用できるため、サーバーとの通信は省略されます。

おわりに

今回はWebサイトが表示されるまでの仕組みを用語の解説を交えてご紹介しました。通常、Webサイトが表示される場合、以下の4つの手順を踏みます。

1. URLに含まれるドメインからDNSサーバーにWebサーバーのIPアドレスを問合せる
2. アクセス先のIPアドレスの送信
3. Webサーバーにアクセスしてページデータを要求
4. Webページの転送と表示

基本的にWebサイトを表示するには、クライアント端末はDNSサーバーとWebサーバーと通信を行ないます。WebサーバーのページファイルはWebブラウザを使い閲覧します。サイトの再訪問やページを再表示する際は、キャッシュのシステムを使い、サイトを高速表示できるようにします。

Webサイトの表示の仕組みを理解するには、基本的なWebの通信システムや各種のサーバーの概念を把握する必要があります。Webサイト表示に必要な要素については別記事でも解説していますので、そちらもあわせて読んでみてください。

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