アプリが動くしくみ

1. クライアントとサーバー

アプリの通信は、ほとんどが「お願いする側」と「応える側」の関係でできています。

この形をクライアントサーバシステムと呼びます。 レストランにたとえると、クライアントは「注文するお客さん」、サーバーは「注文を受けて料理を出す厨房」です。

2. 通信のルール「プロトコル」

世界中のメーカー・OS・アプリが問題なく通信できるのは、共通のルール（プロトコル）が決められているからです。 手紙で言えば「宛名の書き方」「切手の貼り方」「郵便番号の形式」が決まっているようなものです。

• HTTP / HTTPS（Webページ）
• SMTP（メール送信）
• POP3 / IMAP（メール受信）
• DNS（名前解決）
• DHCP（IPアドレスの自動割り当て）
• TCP / UDP
• IP

ただし、通信には「電気信号をどう流すか」から「Webページをどう要求するか」まで、たくさんの段階があります。 それを役割ごとに7つの階層に整理したのが、次の OSI参照モデルです。

3. OSI参照モデル（7階層）

OSI参照モデルは、国際標準化機構（ISO）が定めた「通信の役割分担表」です。 通信の機能を7つの層に分け、各層は自分の担当だけに集中し、上下の層とだけやりとりするという考え方です。 こうすることで、例えば「ケーブルを有線から Wi-Fi に変えても、Webブラウザは何も変えなくてよい」という仕組みが実現できています。

実際のインターネットは「TCP/IP」の4階層

OSI参照モデルは「考え方の物差し」で、実際のインターネットでは表の右端にある TCP/IP モデル（4階層）が使われています。 それでも OSI の7階層は、エンジニア同士の会話で「それは L3（第3層）の問題だね」のように共通言語として今も使われます。

4. データは「封筒」に包まれて届く

送る側では、データが上の層から下の層へ渡されるたびに、その層の情報（ヘッダ）が付け足されます。 封筒にさらに封筒をかぶせていくイメージで、これをカプセル化と呼びます。受け取る側では逆に、下の層から順に封筒を開けていきます。

例：実際の電文の中身

パソコン（192.168.1.10）から Webサーバー（203.0.113.10）へ、 「トップページをください」と送るときの電文を、封筒を1枚ずつ開けるように外側から見てみましょう。

GET / HTTP/1.1            ← 「トップページ（/）をください」
Host: example.com         ← どのサイト宛てか
User-Agent: Mozilla/5.0   ← 使っているブラウザの情報
Accept: text/html         ← HTML で返してほしい

このリクエストを受け取ったサーバーは、同じように封筒に包んで次のようなレスポンスを返します。

HTTP/1.1 200 OK                         ← 成功しました（ステータスコード 200）
Content-Type: text/html; charset=UTF-8  ← 中身は HTML、文字コードは UTF-8

<!doctype html>                         ← ここからが画面の本体（HTML）
<html>
  <head><title>Example</title></head>
  <body><h1>ようこそ</h1></body>
</html>

たとえ話：会社に注文の手紙を送る

宅配便で会社に注文の手紙を送る場面に置き換えてみます。 実は上の電文と、まったく同じ入れ子の形になっています。

商品カタログを1部送ってください。
送り先：山田 太郎
日本語の冊子でお願いします。

受け取った会社では、まず配送伝票をはがし（データリンク層）、住所を確認して（ネットワーク層）、 「営業部宛てだ」と社内の担当へ回し（トランスポート層）、最後に営業部の人が手紙を読んで返事を書きます（アプリケーション層）。 外側から順に1枚ずつ開けていくのが、受け取る側の動きです。

5. URLを入力してから画面が出るまで

ここまでの知識を使って、ブラウザに https://example.com と入力してからページが表示されるまでを追ってみましょう。

1. DNS で「住所」を調べるL7 アプリケーション

   コンピュータは example.com のような名前ではなく、IPアドレス（例：203.0.113.10）で相手を探します。 そこでまず DNSサーバーに「example.com の IPアドレスは？」と問い合わせます。これを名前解決と呼びます。電話帳で番号を調べるイメージです。

2. TCP で接続を確立するL4 トランスポート

   調べた IPアドレスのサーバーに対し、HTTPS のポート番号 443 宛てに「つないでいいですか？」「どうぞ」「では始めます」の3回のやりとりで接続します（3ウェイハンドシェイク）。

3. TLS で通信を暗号化する

   HTTPS の「S」は Secure。TLS という仕組みで、サーバーが本物かを証明書で確認し、通信内容を暗号化します。 ブラウザの鍵マークはこの確認ができた印です。

4. HTTP リクエストを送るL7 アプリケーション

   「トップページ（/）をください」というリクエストを送ります。データは前の章のとおり封筒に包まれ、ルータを何台も経由してサーバーへ届きます。

5. サーバーが処理する

   サーバーはリクエストを受け取り、必要に応じてプログラムを動かしたり、データベースから情報を取り出したりして、返す内容を作ります（詳しくは次の章）。

6. HTTP レスポンスが返ってくるL7 アプリケーション

   HTML・CSS・JavaScript・画像などがレスポンスとして返されます。成功ならステータスコード 200、 ページが見つからなければおなじみの 404、サーバー側のエラーなら 500 が返ります。

7. ブラウザが画面を描く

   ブラウザが HTML で構造を、CSS で見た目を組み立て、JavaScript で動きを付けて画面に表示します。ここが Lesson 1 で学んだフロントエンドの担当範囲です。

6. サーバーの中身（3層構造）

Webアプリのサーバー側は、役割ごとに分けて作るのが一般的です。代表的な形が、次の3層クライアントサーバシステムです。

7. クラウド（IaaS / PaaS / SaaS）

以前は自社でサーバー機を購入して設置するオンプレミスが主流でしたが、今は AWS・Azure・Google Cloud などの クラウドを借りて使うのが一般的です。どこまでをクラウド事業者に任せるかで、3つに分けられます。

覚え方：I（Infrastructure＝基盤）→ P（Platform＝実行環境）→ S（Software＝アプリ）の順に、任せる範囲が広がります。

8. モバイル・組み込みの場合

基本的なしくみは Web と同じです。違うのは「何をやりとりするか」です。

どの種類のアプリでも、OSI参照モデルの下の層（TCP/IP）は共通です。 だからこそ、スマホも家電もパソコンも同じインターネットにつながることができます。

コラム：基本情報技術者試験とは

なぜ大切なの？

• 知識が「点」から「線」になる：現場で断片的に覚えた知識が、体系的につながります。今回の OSI参照モデルのように、「なぜそうなっているのか」が分かるようになります。
• 共通言語が身につく：お客様や他社のエンジニアと話すとき、同じ用語・同じ物差しで会話できます。
• 信頼につながる：国家資格として、お客様やプロジェクトに対して基礎力を客観的に示せます。
• 次のステップの土台になる：応用情報技術者試験や、ネットワーク・データベース・セキュリティなどの高度試験へ進むための基礎になります。

確認クイズ

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まとめ

• アプリの通信は、リクエストを送るクライアントと、応えるサーバーの関係でできている。
• 通信はプロトコルという共通ルールで行われ、その役割分担を7階層に整理したものがOSI参照モデル。
• データは層ごとにヘッダが付けられ（カプセル化）、IPアドレス・ポート番号・MACアドレスを頼りに届けられる。
• Webページの表示は、DNS → TCP接続 → TLS → HTTPリクエスト → サーバー処理 → レスポンス → 描画の順に進む。
• サーバー側は Web / AP / DB の3層に分けて作るのが一般的で、今はクラウド（IaaS / PaaS / SaaS）上に作ることが多い。