世界の裏側でプログラムは何をやっているか？ 第1回

LINEでメッセージが届けられるしくみ

　日本で6800万人（2016年1月現在）、世界中では2億人以上　（2015年12月現在）のユーザーがいるLINE。2011年のリリース以降、スマートフォンの普及時期に国内で一気に人気を博し、気軽にメッセージやスタンプのやり取りができることから、いまや友達・家族・ママ友との連絡には欠かせないツールとなりました。

　LINEをはじめ、Facebook、Messenger、WhatsApp、Viber、KakaoTalk、WeChatなど、世界中で利用されているさまざまなメッセージングアプリ。どんな仕組みで相手にメッセージとやり取りをしているか、ブラックボックスの中を少しだけのぞいてみることにしましょう。

【注意】ただし、LINEなどのメッセージングアプリ・サーバーが、実際はどのように「実装」（※１）されているか、全ては公開されていません（開発者向けカンファレンスなどで、技術概要は紹介されています）ので、あくまで「ざっくりいえば」「このように動いている」という、おおまかな推測であることをご承知おきください。

※１　ソフトウェアを実際に作成したり、ソフトウェア同士を組み立てるように連携させたりしながら、 実際のコンピューター上に載せて動く状態にすることを「実装」といいます。

相手に直接届けられるわけではない！

　たとえば、AさんからBさんに、メッセージを送る場合を考えます。Aさんが「今日、どっか遊びに行かない？」とメッセージを入力し、「送信」ボタンを押したとき、そのメッセージはBさんにどのような仕組みで届いているでしょうか？

　実は、AさんのスマホからBさんのスマホへ「直接」届いているわけではありません。AさんのスマホとBさんのスマホは、一対一で直接通信しているわけではないのです。

　Aさんの送ったメッセージは、まずLINEのサーバーに送られています。隣同士にいても、ネットワークを介して、いったんLINEのメッセージサーバー（※２）に届けられているんですね。

※２　サーバーとは「サービスを提供する側のプログラムや、それが動くコンピュータ」のことです。実物はサービス提供側の社内、あるいはデータセンター（建物内がサーバーだらけ笑の施設）に置かれていたり、いまどきはクラウドサーバー（仮想的なサーバーをサービスとしてネットワーク越しに利用する）が多いです。

　なお、サーバー上には、過去約2週間分のトーク履歴が保存されているそうです（2週間を過ぎると、古いトーク履歴から自動的に消されていく）。

　まずは、LINEのメッセージサーバーに、AさんからBさん宛のメッセージが届きます。それを受けてサーバーがAさんのスマホに「受け取りましたよ」と返事を返します。

　LINEでは、メッセージを送った直後に、メッセージの横に「12:34」といった時刻が表示されるとおもいますが、実はこの時が「Bさん宛のメッセージを、サーバーが受け取りました」というタイミングということになります（まだBさんにはメッセージは届いていません）。

　電波状況が悪い時にメッセージを送ろうとした場合、しばらくしてからやっと時刻が表示されるのは、LINEのサーバーになかなかつながらず、結果サーバーから「届きました」「受け取りました」という返事が返ってきていない、など、送り終えるのに時間がかかっているということなんですね。

　また、メッセージの横にびっくりマーク（！）や再送マーク（ぐるぐる）が表示されることがあります。これは、一定時間がたってもLINEのサーバーに接続できなかった場合に起こります。

　実際にチャットをしている相手はAさんとBさんなのですが、実はAさんのスマホのアプリ、Bさんのスマホのアプリ、そしてメッセージサーバー間でも、細々したやりとりがたくさん行なわれているわけです。このようなデータ通信のやりとりの際の取り決め・手順のことを「プロトコル」といいます。

プッシュ通知を受けられるようにするとは？

　さて、そののち、Aさんから受け取ったメッセージの宛先をみて、サーバーがBさんのスマホに「あなた宛のメッセージが届きましたよ」という通知を行います。この時使われているのが「プッシュ通知」という仕組みです。スマホがロック画面の時や、別のアプリを使用中に、画面の上に出てくる通知のことです。

　iOS向けにはAPNS(Apple Push Notification Service)、Android向けにはGCM(Google Cloud Messaging) / FCM (Firebase Cloud Messaging)という仕組みが用意されています。それぞれ仕様が異なりますが、これらの仕組みがあるおかげで、常にLINEアプリを起動していなくても、メッセージを受け取ることができるのです。

　以下、APNSの場合についてみていきましょう。

　iOS端末の場合、アプリをいちばん最初に起動したときに、次のような画面が出ていたことを覚えている方もいるでしょう。「このアプリではプッシュ通知を使うけど、いいですか？」と聞いてきています。

　実は、この画面で「OK」をタップした時に、iOS端末はAppleのAPNSサーバーと通信を行い、一台一台の端末とアプリに固有の番号（デバイストークン）を受け取ります。そして、そのデバイストークンを通知サーバーに伝えます。これにより、LINEのサーバーは、BさんのLINEアプリが起動していないときでも、Bさんに通知するための番号を知ることができました。そしてBさんも、LINEアプリを起動していなくても、自分宛のメッセージがあればプッシュ通知を受けられる準備が整いました。

３つのサーバーを手渡されてメッセージは届くのだ

　さて、Aさんが、Bさん宛にメッセージを送った場合の話に戻ります。

　AさんからBさんへのメッセージを受け取ったサーバーは、通知サーバーに「Bさん宛のメッセージがあることを教えてあげて」とリクエストを送ります。通知サーバーは、APNSを使って、Bさんのスマホに対して通知を行います。

　Bさんのスマホ上でちょうどLINEが使われている場合、LINEアプリはメッセージサーバーから送られてきたAさんからのメッセージを、Aさんとのチャット画面に表示します。

　BさんのスマホがちょうどLINEを使っていない時（他のアプリを使っている場合、アプリが終了している場合、など）は、画面上部やロック画面などに通知が表示されます。

　その通知をタップすると、LINEが起動、Aさんとのチャット画面に移動し、メッセージサーバーから送られたAさんからのメッセージを、Aさんのチャット画面に表示します。

　さらにそのあと、Bさんのスマホ上のLINEは、「Aさんのメッセージを開封したよ」という通知を、メッセージサーバーに送り返します。それがAさんのスマホ上のLINEへと伝えられます。

　そして、サーバーからの「届きました」というメッセージを受け取ったAさんのアプリは、該当するメッセージの横に「既読」という表示を行います。

実際はもっとたくさんのことをしている

　LINEに代表されるチャットアプリで友達にメッセージを送る。たくさんのサーバー、たくさんの仕組みがあり、作り込まれたプログラム群、いわば「優秀なこびとさん達」がきびきびと働いてくれているおかげで、メッセージを送ったり送られたりできているわけですね。

　なお、実際にはもちろん、これよりもっと数多くの処理・制御が行なわれています。LINEのユーザーならご存知のとおり、スタンプやコイン、通話、画像や動画の送受信などがありますが、その裏側でもさまざまなことが行われています。ユーザー数が多く、１秒あたりに飛び交うメッセージ数もたいへんに多いわけですから、そのための工夫やチューニングが行われているのです。

ASCII倶楽部