エフェメラルポートとは、クライアントがサーバーとの通信を行う際に、一時的に利用するポート番号のことである。
クライアントは、サーバーとの通信を開始する際に、OSによって動的にエフェメラルポートが割り当てられる。
エフェメラルポートの役割
インターネット上の通信は、宛先を特定するために「IPアドレス」と「ポート番号」の組み合わせを用いている。 IPアドレスが家を特定する住所だとすれば、ポート番号はその家の中の特定の部屋番号を指し示すものだと言える。
サーバーは、提供するサービスごとにポート番号を固定的に利用する。例えば、Webサーバーは80番ポート、メールサーバーは25番ポートといった具合だ。 これは、家の中で、いつも決まった部屋で仕事をしているようなものだ。
一方、クライアントはサーバーに接続する際に、使用するポート番号をその都度変更する必要がある。 なぜなら、クライアントは同時に複数のサーバーと通信を行うことが多く、それぞれ異なる通信経路を確保しなければならないからだ。 この時、クライアントが一時的に利用するのがエフェメラルポートである。
クライアントがサーバーへ接続を要求する際、送信元のポート番号としてエフェメラルポート番号が使用される。 サーバーは、クライアントからの要求を受信すると、そのエフェメラルポート番号を宛先ポート番号としてクライアントに返信する。 これは、クライアントがサーバーに手紙を送る際に、返信用の宛名として一時的に借りた私書箱の番号を伝えるようなものだと言える。
このように、エフェメラルポートは、クライアントとサーバー間の通信を確立し、複数の通信を同時に行うために重要な役割を果たしている。 いわば、クライアントがインターネット上で円滑に活動するための、臨時の連絡窓口のようなものだと言えるだろう。
エフェメラルポートの範囲
エフェメラルポートとして使用されるポート番号は、任意に決められているわけではない。IANA（Internet Assigned Numbers Authority）によって、49152～65535番の範囲がエフェメラルポートとして使用されることが推奨されている。
これは、全ポート番号（0～65535）のうち、1024番までは「ウェルノウンポート」として特定のサービスに割り当てられており、1024～49151番は「登録済みポート」として、特定のアプリケーションに割り当てられているためだ。 残りの49152～65535番が、クライアントが自由に使えるエフェメラルポートとして確保されている。
ただし、OSやネットワークの設定によっては、IANAの推奨範囲とは異なる範囲がエフェメラルポートとして使用される場合もある。 例えば、古いバージョンのWindowsでは、1025～5000番がエフェメラルポートとして使用されていた。
Linuxでは、/proc/sys/net/ipv4/ip_local_port_range ファイルでエフェメラルポートの範囲を確認・変更できる。 Windowsでは、netsh int ipv4 show dynamicport tcp コマンドで確認し、netsh int ipv4 set dynamicport tcp start=番号 num=番号 コマンドで変更できる。
エフェメラルポートの範囲は、ネットワークの規模や利用状況に応じて適切に設定する必要がある。 範囲が狭すぎると、エフェメラルポートが枯渇し、通信障害が発生する可能性がある。 一方、範囲が広すぎると、セキュリティリスクが高まる可能性もある。
システム管理者は、ネットワークの状況を監視し、必要に応じてエフェメラルポートの範囲を調整することが重要である。
エフェメラルポートの枯渇対策
エフェメラルポートは、クライアントがサーバーと通信を行う際に一時的に利用するポート番号だが、その数は有限である。 クライアントが大量の接続を同時に確立しようとすると、使用可能なエフェメラルポートがすべて消費され、枯渇してしまうことがある。
エフェメラルポートが枯渇すると、どうなるのか。 クライアントは新たな接続を確立することができなくなり、通信障害が発生する。 これは、電話回線がすべて塞がっていて、新しい電話をかけられない状態に似ている。
エフェメラルポートの枯渇は、以下のような状況で発生しやすい。
- 大量のクライアントが同時にサーバーにアクセスする：Webサイトへのアクセス集中や、DDoS攻撃など
- クライアントが多数の接続を長時間維持する：大量のファイルをダウンロードしたり、ストリーミングサービスを長時間利用したりする場合など
- アプリケーションが接続を適切に閉じない：バグや設定ミスなどにより、アプリケーションが使用済みのエフェメラルポートを解放しない場合
エフェメラルポートの枯渇を防ぐためには、以下の対策が有効である。
- 接続を長時間維持しない：ファイルのダウンロードやストリーミングが終了したら、速やかに接続を閉じる
- 不要な接続を閉じる：使用していないアプリケーションやブラウザのタブは閉じる
- エフェメラルポートの範囲を広げる：OSの設定を変更して、エフェメラルポートとして使用できる範囲を広げる
- サーバー側の設定を見直す：サーバー側で、接続のタイムアウト時間を短くしたり、Keep-Alive機能を無効にしたりする
- 接続数を制限する：クライアントが同時に確立できる接続数に制限を設ける
エフェメラルポートの枯渇は、ネットワークパフォーマンスを著しく低下させる可能性がある。 システム管理者は、ネットワークの状況を監視し、必要に応じて適切な対策を講じる必要がある。
まとめ
エフェメラルポートは、クライアントがサーバーとの通信を行う際に一時的に利用するポート番号である。クライアントとサーバー間の通信を確立し、複数の通信を同時に行うために重要な役割を果たしている。エフェメラルポートは、セキュリティの観点からも重要であり、ファイアウォールでエフェメラルポートの範囲を制限することで、不正なアクセスを防止することができる。