ポート番号とは何か

パソコンやサーバーでは、1つのアプリケーションだけが動いているとは限りません。

たとえば、1台のサーバーで次のようなサービスが同時に動作している場合があります。

• Webサイトを提供するサービス
• メールを受信するサービス
• ファイルを転送するサービス
• 遠隔操作を受け付けるサービス

ネットワークからデータが届いたとき、 サーバーはそのデータを適切なサービスへ渡す必要があります。

この振り分けに使用される番号がポート番号です。

会社の建物に置き換えて考える

ポート番号の役割は、会社の住所と部署名に置き換えると理解しやすくなります。

住所だけでは建物までは分かりますが、 建物内のどの部署へ届けるのかは分かりません。

同じように、IPアドレスだけでは通信先の機器までは分かりますが、 機器内のどのアプリケーションへデータを渡すのかは分かりません。

IPアドレスとポート番号の違い

IPアドレスとポート番号は、どちらも通信相手を識別するために使われます。 ただし、識別する対象が異なります。

IPアドレスとポート番号は組み合わせて使う

実際の通信では、IPアドレスとポート番号を組み合わせて通信先を表します。

203.0.113.20:443という表記は、 「IPアドレスが203.0.113.20の機器で、443番ポートを使用するサービス」 を表しています。

通信の全体像を図で理解する

パソコンのWebブラウザから、WebサーバーへHTTPS通信を行う例を考えます。

Webサーバーへ届いたデータには、宛先ポート番号として 443が含まれています。

サーバーはその番号を確認し、443番ポートで通信を待ち受けている HTTPSのサービスへデータを渡します。

同じサーバーで複数のサービスを提供できる

このように、同じIPアドレスを持つ1台のサーバーでも、 ポート番号を使い分けることで複数のサービスを同時に提供できます。

送信元ポートと宛先ポート

通信データには、通常、次の2種類のポート番号が含まれます。

• 送信元ポート番号：送信側のアプリケーションを識別する番号
• 宛先ポート番号：受信側のサービスを識別する番号

クライアント側では一時的なポート番号を使う

Webサーバー側は、HTTPSの通信を受け付けるために443番ポートを使用します。

一方、クライアント側のWebブラウザは、通信を開始するときに 空いているポート番号を一時的に選択します。

このような一時的に使われるポート番号は、 動的ポート、プライベートポート、 エフェメラルポートなどと呼ばれます。

戻りの通信では送信元と宛先が入れ替わる

Webサーバーが応答を返すときは、IPアドレスとポート番号の組み合わせが入れ替わります。

クライアントPCは宛先ポート番号の52000を確認し、 応答データを通信を開始したWebブラウザへ渡します。

複数のブラウザ通信を区別できる

1台のパソコンでは、複数のWebサイトを同時に開くことができます。

それぞれの通信で異なる送信元ポートを使用することで、 戻ってきたデータがどの通信に対する応答なのかを区別できます。

ポート番号の範囲と分類

ポート番号は16ビットの数値で表され、 0番から65535番まで存在します。

ポート番号は、大きく次の3つの範囲に分けられています。

代表的なポート番号

初級段階では、すべてのポート番号を暗記する必要はありません。

まずは、Web通信、名前解決、メール、遠隔操作などで使われる 代表的な番号を確認しましょう。

最初に覚えたい5つ

TCP・UDPとポート番号の関係

ポート番号は、主にTCPまたはUDPの通信で使用されます。

TCPとUDPは通信方法の異なる仕組みであり、 ポート番号もTCP用とUDP用で別々に扱われます。

同じ番号でもTCPとUDPでは別に扱われる

たとえば、TCPの53番ポートとUDPの53番ポートは、 番号は同じでも別の通信として扱われます。

そのため、ファイアウォールの設定や障害調査では、 ポート番号だけでなくTCPかUDPかも確認する必要があります。

待ち受けポートとは何か

サーバーが外部からの通信を受け付けるためには、 アプリケーションが特定のポート番号で通信を待つ必要があります。

この状態を、ポートを待ち受ける、 リッスンするなどと表現します。

443番ポートへ通信が届いても、 Webサーバーのアプリケーションが停止していれば通信は成立しません。

また、アプリケーションが正常に待ち受けていても、 ファイアウォールが通信を遮断している場合は接続できません。

ポート番号が存在するだけでは通信できない

ポート番号は、常に開いた入口として存在しているわけではありません。

アプリケーションがその番号を使用して待ち受けているときに、 通信を受け付けられる状態になります。

ファイアウォールとポート番号

ファイアウォールは、IPアドレスやポート番号などを確認し、 通信を許可するか遮断するかを判断します。

たとえば、WebサーバーでHTTPSだけを公開する場合、 外部からのTCP/443は許可し、 不要なポートへの通信は遮断する設計が考えられます。

ポートを変更するだけでは安全にならない

SSHの待ち受けポートを22番から別の番号へ変更すると、 単純な自動探索を受けにくくなる場合があります。

しかし、ポート番号の変更だけで通信が暗号化されたり、 認証が強化されたりするわけではありません。

現場でポート番号を確認する場面

ポート番号の知識は、通信障害を切り分けるときに重要です。

たとえば、「サーバーへpingは通るが、Web画面が表示されない」 という状況を考えます。

1. IPアドレスへの到達性を確認する pingなどを使い、対象サーバーまで通信できるかを確認します。
2. 接続先のポート番号を確認する HTTPSであれば、通常はTCP/443へ接続しているかを確認します。
3. サーバー側の待ち受け状態を確認する Webサーバーのアプリケーションが443番ポートで待ち受けているかを確認します。
4. ファイアウォールを確認する 途中経路やサーバー自身のファイアウォールで、TCP/443が遮断されていないかを確認します。
5. アプリケーションの状態を確認する Webサーバーのサービス停止、設定不備、証明書エラーなどを確認します。

Windowsで特定ポートへの接続を確認する例

Windows PowerShellでは、次のように接続先とポート番号を指定して確認できます。

実行結果のTcpTestSucceededが Trueであれば、TCP接続が成功したことを確認できます。

待ち受け状態を確認する例

Windowsでは、次のようなコマンドで使用中のポート番号を確認できます。

実際のコマンドの詳しい使い方は、 初級編第27回「Windowsで確認するネットワークコマンド」で解説します。

ポート番号に関するよくある勘違い

自分の言葉で説明する課題

最後に、次の質問へ自分の言葉で答えてください。