HTTP通信からWebの仕組み、Railsがどのように動くかまで体系的にまとめてみる。

インターネットの仕組み

どのようにつながっているか..

引用 : 「コンピュータ用語学び塾」より

1. 無線ルータからプロバイダのサーバにつながる
2. プロバイダのサーバからインターネットへつながる
3. インターネットからそれぞれのサーバに繋がる
4. それぞれのサーバーからデータを取得してデータが手元に返ってくる。

どのように通信されているか

引用 : 「Hatena Blog けんのへや」より

上記を 『手紙を届ける』 ということにたとえて説明していきます。

1. どんな手段で運ぶか?
   これが、物理層・データリンク層（ネットワークインターフェイス層）に該当します。

具体的には、Ethernet・Wi-Fi等

Ethernetとは、ネットワークやコンピューター間での通信モデル TCP/IPプロトコルのネットワークインターフェース層に対応する有線の規格のことです。以下が画像（多分見たことあるはず...）

2. どこに運ぶか?
   これが、ネットワーク層（インターネット層）に該当します。
   ここで用いる概念が、IPアドレス（インターネットにおける住所）です。

引用 : 「Wikipedia」より

もう少し詳しく...

IPアドレスは、IPネットワーク上の情報機器を識別するために指定するネットワーク層における識別用の番号である。
引用 : 「Wikipedia」より

3. 何号室か?（マンション・アパートみたいなイメージです）
   これが、トランスポート層に該当します。
   ここで用いる概念が、ポート番号です。
   以下のように役割は番号によって大体決まってます。

引用 : 「エンジニアの入り口」より

特によく使用するものとして、80番のHTTPや443番のHTTPSなどがあります。

4. 手紙の内容は?
   書き方は、場面に応じてある程度決まってます。
   それがプロトコルです。これはよく通信する上での『お約束』みたいにたとえられることがあります。他にも、『手順』とか『規約』とか。

引用 : 「エンジニアの入り口」より

5. ここでようやく手紙が読まれる。

上記の1から5までのポイント

• CSI参照モデルは、パケットの中身の構造を示している。
• ネットワークのやりとりをするときにそれぞれの階層で決め事を決めておくことでやりとりができる。

Webの仕組み

DNS（Domain Name System）

https://....みたいなよく目にするのがドメインです。

DNS（ドメイン）とは、インターネットなどのIPネットワーク上でドメイン名（ホスト名）とIPアドレスの対応関係を管理するシステム
引用 : IT用語辞典

どのようにドメインからIPアドレスが分かるか?

引用 : 日経XTECH

1. 『https://www.aaa.jpのIPアドレスを教えて』とDNSサーバーに問い合わせする。
2. DNSサーバが色々なDNSサーバを経由して、IPアドレス（192.168.0.1）を教えてくれる。
3. IPアドレスでWebサーバにアクセスする。（ブラウザの裏で実行されている）

ここで宛先がわかったのでようやく、クライアントとWebサーバで通信できます。

HTTPの仕組み

引用 : 日経XTECH

HTTP（HyperTextTransferProtocol）とは、HyperTextを転送する仕組みです。

手順

1. HTTPリクエストを送る

HTTPリクエストはまず、リクエストメソッドでメソッドの定義をします。かつリクエストの中身は、HTTPリクエストヘッダとHTTPリクエストボディに分かれます。詳しくは場合により異なるので注釈を確認ください。

リクエストメソッドの内容によっては、HTTPリクエストボディとHTTPレスポンスボディのどちらか片方があったり、なかったりします。
以下の図を参考にしてください。

リクエストメソッド	説明	リクエストボディ	レスポンスボディ
GET	データ取得	×	○
POST	データ送信	○	○
PUT	データ更新	○	×
PATCH	データの一部更新	○	○
DELETE	データ削除	△	△
HEAD	ヘッダのみリクエスト	×	×

PUTとPATCHの違い
PUTは、データをすべて更新します。
PATCHは、データの一部を更新します。
※RailsのUpdateメソッドは、PATCHで動いています。

2. HTTPレスポンスをもらう

HTTPレスポンスは、ステータスコード（状態を表すもの）とともにHTTPレスポンスを返し、中身は、HTTPレスポンスヘッダとHTTPレスポンスボディに分かれます。

HTTPレスポンスステータスコード

ステータスコード	カテゴリ	表記	説明
200	成功レスポンス	OK	リクエスト成功
204	成功レスポンス	No Content	レスポンスのコンテンツはないが、リクエストは成功
301	リダイレクション	Moved Permanently	URLが永遠に変更されたので移動してね
302	リダイレクション	Found	URLが一時的に変更されたので移動してね
403	クライアントエラー	Forbidden	アクセス権がない
404	クライアントエラー	Not Found	リソースがない
500	サーバエラー	Internal Server Error	サーバ側で処理出来ないエラー
502	サーバエラー	Bad Gateway	サーバの通信状態にエラーがある
503	サーバエラー	Service Unavailable	サーバが処理できない
504	サーバエラー	Gateway Timeout	レスポンスのタイムアウト

3. クライアントに戻ってくる（手元のPCとか）

ローカルの開発でも、ローカルのWebサーバに対してHTTPリクエストを送って、HTTPレスポンスをもらって、ローカルのクライアント（ブラウザ）に戻ってくるという仕組みになっている。
※インターネットを返さなくても同じ仕組みになっている。

Railsがどのように通信しているか?

では、ここまででインターネットの仕組みとWebの仕組みをざっくりとわかった上でRailsがどのように動いていくのか見ていこうと思います。

引用 : RailsTutorial

上記の画像をもとに説明していこうと思います。

前提

前提として、①と⑧に関してはそれぞれWebの仕組みのHTTPのところで説明したHTTPリクエスト（①）とHTTPレスポンス（⑧）にあたります。
なので、先程のHTTPの手順の1と2の間の役割をRailsアプリケーションが担ってくれてるイメージです。

1. HTTPリクエストを送る
2. HTTPレスポンスをもらう
3. クライアントに戻ってくる（手元のPCなど）

それでは、Railsの手順について

1. クライアント側から何らかのHTTPリクエストがとんでくる。
   （ここでは、/usersパスにデータが送信されているので、GETリクエストが送信されます。）

-----ここからRails------

2. リクエストが送られると、routes.rbで割り当てられているURL/コントローラに基づいて、リクエストに対応するアクションを実行します。
   （ここでは、usersコントローラのindexアクションを呼び出すような記述になっています。）

Rails.application.routes.draw do
  # 通常resourcesを用いるパターンが多いですが今回はわかりやすくするためにあえてルーティングを1つだけ記述します。
  get '/users', to: 'users#index'
end

詳しくは以下のようになってます。

HTTP	verb	パス	コントローラ#アクション	目的
GET	/users	users#index	すべてのユーザー一覧を表示
GET	/users/new	users#new	ユーザーを1人作成するためのHTMLフォームを返す
POST	/users	users#create	ユーザーを1人作成する
GET	/users/:id	users#show	特定のユーザーを表示する
GET	/users/:id/edit	users#edit	ユーザー編集用のHTMLフォームを1つ返す
PATCH/PUT	/users/:id	users#update	特定のユーザーを更新する
DELETE	/users/:id	users#destroy	特定のユーザーを削除する

3. （③~⑤まで）コントローラでは、indexメソッドでUser.allを呼び出して、Userモデル経由でデータベースからユーザーのすべてのデータを読み込みます。また、これらのデータは、@usersというインスタンス変数に代入されます。

class UsersController < ApplicationController
  def index
    @users = User.all
  end
end

画像の③~⑤までの処理を分割して説明するとわかりづらいので、ここではまとめて説明しています。

4. ビューでは、先程すべてのデータを代入した@usersというインスタンス変数を使用して、HTMLを作成します。

<h1>ユーザー一覧</h1>
<div>
  <% @users.each do |user| %>
    <p><%= user.name %></p>
  <% end %>
</div>

5. ビューテンプレートのレンダリング結果をHTTPレスポンスで送る
   -----ここまでRails------

6. HTTPレスポンスがクライアント側（手元のPCなど）に戻ってきて、画面が描画される。

以上が HTTP通信からWebの仕組み、Railsがどのように動くかまで体系的にまとめてみる でした。
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