rust-network - 背景

歴史的経緯

インターネットプロトコルの発展

• ARPANET（1969年）

• TCP/IP（1974年）

• BSD Sockets（1983年）

• DNS（1983年）

OSI参照モデル vs TCP/IP

コンピュータサイエンス的な意味

TCP vs UDP

TCPの信頼性メカニズム

送信側: [Data 1] → [Data 2] → [Data 3]
        ↓         ↓         ↓
受信側: [ACK 1]   [ACK 2]   [ACK 3]
        ←         ←         ←

パケットロス時:
送信側: [Data 2] → (lost) →
        タイムアウト
        [Data 2] → (再送)

DNSの階層

                    ルートDNS (.)
                    /    |    \
              .com    .org    .jp
             /   \            |
        google  example     co.jp
                             |
                          example

実践での活用

ロードバランサー

// 簡易ラウンドロビンLB
struct LoadBalancer {
    backends: Vec<SocketAddr>,
    current: AtomicUsize,
}

impl LoadBalancer {
    fn next_backend(&self) -> SocketAddr {
        let idx = self.current.fetch_add(1, Ordering::Relaxed);
        self.backends[idx % self.backends.len()]
    }

    fn forward(&self, client: TcpStream) {
        let backend = self.next_backend();
        let mut backend_conn = TcpStream::connect(backend)?;
        // 双方向にデータを転送
    }
}

ネットワーク診断

// TCP接続テスト
fn check_port(addr: &str) -> bool {
    TcpStream::connect_timeout(
        &addr.parse().unwrap(),
        Duration::from_secs(5)
    ).is_ok()
}

// RTT測定
fn measure_rtt(addr: &str) -> Duration {
    let start = Instant::now();
    let _ = TcpStream::connect(addr);
    start.elapsed()
}

実世界とのギャップ

Nagleアルゴリズム

// 小さなパケットをまとめて送信
// → レイテンシが増加する場合がある

// リアルタイム通信では無効化
socket.set_nodelay(true)?;

MTUとフラグメンテーション

MTU (Maximum Transmission Unit):
- Ethernet: 1500バイト
- PPPoE: 1492バイト

大きなパケットは分割される
→ Path MTU Discovery で最適サイズを検出

NATの問題

プライベートネットワーク → NAT → インターネット

問題:
- サーバーがプライベートIP側からアクセス不可
- P2P通信が困難

解決策:
- UDPホールパンチング
- STUNサーバー
- TURN中継