ポート番号の可視化 — 1台のサーバーで複数サービスを見分ける

ポート番号とは — 建物の「部屋番号」

データを届けるには、「どのコンピュータか（IPアドレス）」だけでなく、「その中のどのサービスか」まで指定する必要があります。1台のサーバーはWebもメールもSSHも同時に動かせるからです。この「どのサービスか」を表す0〜65535の番号がポート番号です。宛先は必ず IPアドレス:ポート番号（例 203.0.113.5:443）の形で指定され、サーバーはポート番号を見て、待ち受けている正しいサービスへ振り分けます。上の図で「:80に送るとWeb、:22に送るとSSH」に届くのがこれです。

ウェルノウンポート（代表的な番号）

主要なサービスは、世界共通でポート番号が決められています（0〜1023＝ウェルノウンポート）。だから https:// と書くだけで、ブラウザは自動的に443番へつなぎます。

接続を見分ける「ソケット」— 4つ組

上の一覧表を見てください。同じサーバーの同じポート（例 :443）へ何度も接続しても、ちゃんと別の接続として区別されています。その秘密がソケット——1つの接続は、「送信元IP・送信元ポート・宛先IP・宛先ポート」の4つの組（＋プロトコル）で識別されるからです。宛先が同じでも、送信元ポート（クライアントが毎回変える一時的な番号）が違えば別の接続。だからブラウザで同じサイトのタブを何個開いても混線しません。

クライアント側のポート（エフェメラルポート）

サーバー側のポートは固定（Webなら443）ですが、クライアント側の送信元ポートは、接続のたびにOSが空いている番号を一時的に割り当てます（エフェメラルポート／動的ポート、おおむね49152〜65535）。上の図で送るたびに送信元ポートが 51001, 51002… と変わるのがこれです。これにより、1台のPCから同時にたくさんの接続を張っても、それぞれを区別できます。

ポートと閉じているポート

そのポートでサービスが待ち受けていなければ、接続は拒否されます（上の図の :3306）。逆に、使っていないポートを開けっぱなしにすると攻撃の入口になるため、ファイアウォールで不要なポートを閉じるのがセキュリティの基本です。ネットワーク境界の可視化やリバースプロキシも、どのポートを外に見せるかを制御しています。

基本情報技術者試験ではこう出る

「ポート番号は何を識別するか（→アプリケーション／サービス）」「HTTPは80、HTTPSは443、SSHは22、DNSは53」といったウェルノウンポートの対応、「IPアドレスとポート番号の組（ソケット）で通信相手を特定する」などが定番です。ポート番号はトランスポート層（TCP/UDP）のヘッダに入ります。実際のTCP接続の流れはTCPコネクションの可視化、1つのグローバルIPを多数の端末で共有するNAPTがポート番号で見分けるしくみはNATの可視化で確認できます。

よくある質問

Q. ポート番号はいくつまである？
A. 16ビットなので 0〜65535 です。0〜1023がウェルノウンポート、1024〜49151が登録済みポート、49152〜65535が動的（エフェメラル）ポートとして使われます。

Q. なぜ「:80」を省略できるの？
A. ブラウザが「httpなら80、httpsなら443」とあらかじめ知っているためです。http://example.com は example.com:80、https://example.com は example.com:443 を意味します。標準以外のポートで動かす場合は example.com:8080 のように明示します。

Q. TCPの80番とUDPの80番は同じ？
A. 別物です。ポート番号はTCPとUDPで独立しており、TCPの80番とUDPの80番は別々に管理されます。だから接続の識別には「送信元/宛先のIP・ポート」に加えてプロトコル（TCPかUDPか）も含めた組で区別します。

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