DeleGateによる日本語文字コード変換

文字コード変換リバースプロキシとしてのDeleGate リバースプロキシの構成 文字コード変換プロキシ 文字コード変換リバースプロキシの構成 文字コード変換プロキシの問題点 文字コード異常の例とDeleGateによる回避方法 DeleGateによるHTTPリクエストの日本語コード変換(デモ) 関連: DeleGateにおける日本語文字コードおよびMIMEコード変換機能

[2007年01月23日]
文字コード異常の例とDeleGateによる回避方法 を追加、 文字コード変換プロキシの問題点 加筆。

[2006年12月30日]
DeleGate 9.4.2 では、10年ばかり御無沙汰気味だった日本語文字コード変換機能 について見直しを行い、以下の拡張を行いました。

• サーバ向けの文字コード変換の指定方法を拡充 (CHARCODE)
• 指定した文字を別の文字にマップする機能を導入 (CHARMAP)

■ 文字コード変換リバースプロキシとしてのDeleGate

クライアントとサーバの間の文字コードや文字セットの不整合によって、 いわゆる文字化け等の問題が発生します。 そのような問題を、サーバ側で回避するために、DeleGateを 「文字コード変換を行うリバースプロキシ」として使用することができます。

■ リバースプロキシの構成

いわゆる「リバースプロキシ」は、以下のように構成されます。

[http://www.com.dom:80] [http://serv:8880] client -------------------> DeleGate -------------------> HTTP-server

この例では、DeleGateはクライアントから見て http://www.com.dom という サーバとして動作していて、 その実際のコンテンツは http://serv:8880 にあり、DeleGateにより ゲートウェイ（リバースプロキシ）されているという形になっています。 これは、DeleGateの「マウント」機能により、以下のようにして実現できます。

[ DeleGateの起動コマンド ] delegated +=httpd.cnf [ httpd.cnf ファイルの内容 ] -P80 SERVER=http MOUNT="/* http://serv:8880/* vhost=-www.com.dom" URICONV=where:any PERMIT="http:serv:*" RELAY=no

この例では、設定が多少複雑ですので、必要なコマンド引数を "httpd.cnf" というファイルに書いて、"+=" で 参照しています（その一部あるいは全てをコマンド引数として直接書いても 構いません）。 それぞれの引数は、以下のような指定をしています。

　　-P80 SERVER=http

このDeleGateは、80番ポートでHTTPサーバとして動作する

　　MOUNT="/* http://serv:8880/*"

このDeleGateが受け取る全てのURL を http://serv:8880 に転送する

　　vhost=-www.com.dom

このDeleGateが www.com.dom として参照された場合にのみ、 このMOUNTを適用する
(転送先のサーバが唯一である場合には省略可)

　　URICONV=where:any

このDeleGateが認識できる全てのテキスト型応答データに、 このMOUNTを適用する

　　PERMIT="http:serv:*"

任意のクライアントからのアクセスを許可、ただしアクセス先は http://serv に限定する

　　RELAY=no

MOUNTされたサーバへの中継以外は拒否する

■ 文字コード変換プロキシ

DeleGateに文字コード変換を行わせるには、 CHARCODE という オプションで、変換先の文字コードを指定します。例えば、 CHARCODE=EUC-JP と指定すると、 サーバからのレスポンス中の日本語テキストの文字コードは EUC-JP に変換されて クライアントに転送されます。

client <----- EUC-JP ------- DeleGate <===== Japanese ==== HTTP-server ------ EUC-JP ------> ------ EUC-JP ----->

これが、DeleGateが当初から持っていた機能なのですが、これだけですと、逆に クライアント側からサーバへ、日本語テキストを送信する場合に問題が起こります。 典型的には検索エンジンへの検索語の送信や、掲示版への書き込みなどです。

まず、一般にクライアントは、サーバから返されたレスポンスの文字コードに 合わせてリクエストの文字コードを決定して送信します。 ここで、DeleGateによってレスポンスがサーバの文字コードと異なるコードに 変換され、クライアントがそのコードに合わせてリクエストを送信し、 サーバがその文字コードを認識してくれないと、文字化けが起こります。 また、一度もサーバからの応答を得ていない状態で、クライアントから日本語 を送信する場合には、文字コードはクライアントの一存で決められ、 サーバの期待する文字コードになっていない可能性があります。

このことから、DeleGate は 9.0.3以降、 上の例のように CHARCODE オプションによってサーバからのレスポンスに対して 文字コード変換を行った場合、サーバからのレスポンスの元の文字コードを Cookieに入れてクライアント送り、それを 次のリクエスト時に返送してもらうことで、サーバの文字コードを知り、 サーバ向けの文字コード変換を行うようになっています （ただし、サーバ向けの文字コード変換を明示的にCHARCODEオプションで 指定した場合(†1)には、そちらが優先します）。

ただこの方法には、サーバからの文字コードを一度も見ていない段階（あるいは それを記憶したCookieがクリアされた状態）でクライアントからのリクエストを サーバに中継する場合には、必要な文字コード変換が行えない、 という問題があります。

■ 文字コード変換リバースプロキシの構成

幸い、リバースプロキシの場合にはサーバが特定されていて、そのサーバが受理 できる文字コードが確定していることが普通です。このため、その文字コードに 固定的に変換してやるように、リバースプロキシを設定してやれば、より 確実に必要な文字コード変換を行うことができます。 上の例のように構成されたリバースプロキシ上で、文字 コード変換を行うとしましょう。例えば、 クライアントと http://www.com.dom のサーバとして動作している DeleGate との間では、テキストデータを UTF-8 でコード化して通信し、 DeleGate とhttp://serv:8880 サーバとの間では EUC-JP でコード化するものとします。

[http://www.com.dom:80] [http://serv:8880] client <----- UTF-8 ------- DeleGate <=================== HTTP-server ===================> DeleGate ----- EUC-JP ------>

クライアント向けのレスポンス中の日本語コードの変換は、 CHARCODE=UTF-8 と指定します。 一方、サーバ向けのリクエスト中の文字コードの変換は CHARCODE=charcode:tosv のように指定します (†2)。

[ httpd.cnfの内容 ] -P80 SERVER=http MOUNT="/* http://serv:8880/* vhost=-www.com.dom" URICONV=where:any PERMIT="http:serv:*" RELAY=no CHARCODE=UTF-8 CHARCODE=EUC-JP:tosv

最近のブラウザは、任意の文字コードに対応しているものが多いので、 サーバが受理するコードだけが限定されるという状況ならば、この例の クライアント向けの文字コード変換は不必要であるかも知れません (†3)。

ただし、一方を Unicode に、他方を JIS の文字セットに固定することで、 Unicode と JIS の文字セットの変換を行う際に、変換表を限定することで、 変換表に無い文字がコード変換時に自動的に除外されるという効果があり、 これが有効である場合が考えられます （現状のDeleGateでは、この変換の際に JIS X 0213 文字セット中の文字 が自動的に除外されます）。 また、EUC-JPあるいはISO-2022-XX系から Shift_JIS への変換でも同様です （補助漢字が自動的に除外されます）。

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(†1) CHARCODE=charcode:tosv という指定で、 サーバ向けのコード変換を指定できるようになったのは、DeleGate/9.4.2 からです。 それ以前の版では、 MOUNT="vURL rURL FTOSV=-cc-EUC-JP" のように、マウントのオプションとして指定する方法があります。
(†2) ちなみに、DeleGate.ORG の サイト内検索エンジン として使用している FreyaSX は、 受理できる文字コードが EUC-JP のみであるため、リバースプロキシとしての DeleGate において、このサーバ向けの文字コード変換（のみ）を行っています。
(†3) Windows VISTA上のクライアントの文字セットがサーバ側で問題を起こす可能性が あるという話を聞きますが、そもそもサーバからクライアント向けの文字コードを Shift_JISにしてやれば、普通のブラウザならばサーバ向けの文字コードも Shift_JISになり、Shift_JISで表現できない文字コードを送っては来ないと 考えられるので、それだけで問題を回避できるとも考えれるのですが、定かでは ありません。なにやら拡張されたシフトJISというのがあって、それをShift_JIS を名乗るサーバに送ってくる可能性も考えられますし、サーバの文字コードを 無視してUTF-8などで送ってくるかも知れません。 （使用する文字コード/セットで表現できない文字は、 &#ddddd;の形式で、Unicode値を送ってくるというのが、 昨今のブラウザのよくある振る舞いのようではあります）
私自身は、2年前からMacOSX上のFirefoxを使用していますが、MacOSXでは随分前 からJISX0213/UTF-8にも対応していますし、それで特段の問題があるとも聞きま せんので、 今回WindowsがVISTAでそれに対応したからといって新たに（サーバ側に）何か問題が 発生する可能性も低いのではないかと思います。 もし、リクエスト中の文字列でサーバ側に何か致命的な問題を発生させることが できるならば、それはDoS攻撃者にとっては美味しい話でしょうから、既にこれまで 発見され悪用されて来なかったとは考え難い、とも思います。 もっとも、そのような不具合を起こすサーバ側のプログラムを作ろうと思えば 簡単に作れますから、実際に存在しないとも言えませんが。

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■ 文字コード変換プロキシの問題点

DeleGateによる（プロキシによる）文字コード変換は、規約の設計上原理的に、 あるいは DeleGateの実装上の不完全性から、完全ではありません。

■ 日本語テキストの検出・文字コードの判別の問題

　サーバ向けの文字コード変換は、リクエストヘッダのURLの中、 およびPOSTリクエストのボディ(†p1)の中に、 %XX%XX (URLのエスケープ表記) あるいは &#ddddd; (Unicode文字のHTML表記) のようにエンコードされた日本語テキストに対して適用されます。 (†p2) ここで、%XX%XX の形式でエンコードされたものについては、 それが日本語テキストであるのか、またどの日本語コードで表現され ているのかは、どこにも指示されていません。このため一つの文字列が、例えば EUC-JP としても Shift_JIS としても解釈可能な場合、 変換結果が期待通りにならない場合があります (†p3)。

■ サーバ固有の文字コード指示との不整合の問題

　サーバ固有の何らかの形式で、リクエスト中の非ASCII文字の文字コードが指示 されている場合があります。(†p4) DeleGateがそのようなリクエスト中の日本語テキストに文字コード変換を行った 場合、併せてそのような指示も書換えないと、サーバ側での文字コードの判別を 誤らせることになります。 残念ながらそのような指示の形式は標準化されたものでなく、個別に対処する しかない、一般的な解決が困難な問題です。

■ 日本語文字コード間の文字セットの不整合の問題

　DeleGate/9.4.2 現在、DeleGate がサポートしている（と思われる）日本語の 文字セットは、JIS X 0201, JIS X 0208, JIS X 0212 です。 文字コードは、ISO-2022-JP, EUC-JP, Shift_JIS および UTF-8 です。 ここで、文字コードの間で、表現できる文字セットは、それぞれに異なります。 例えば「半角カナ」は、ISO-2022-JP には含まれていないので、例えば Shift_JIS から ISO-2022-JP に変換すると、半角から全角に変換されます。 例えば EUC-JP でコード化されている「補助漢字」は、Shift_JIS に変換すると 失われます。 変換先のコードが存在しない場合その文字は（デフォルトでは）ゲタ記号(〓) にしています (†p5)。

■ Unicodeの問題

　UTF-8 (Unicode文字セット) と JIS文字セットのコードと間の変換では、 Unicode.Org から配布されている変換表を、DeleGate の起動時に （CHARSET オプションが指定されている場合）、 DeleGate.ORG 経由でダウンロードして、用いています。 DeleGate/9.4.2 現在、用いているのは、OBSOLETE と分類されている変換表で、 これは JIS X 0213 を含んでいません。 今後、必要性があると判断された段階で、実装したいと思っています。 （Unihan.txt の表から日本語の文字コードを抽出することになると思います） なお、Unicode については、よく言われているように、JISコードとの間の変換が 一意でないという問題もあります。

■ 文字コード異常の例とDeleGateによる回避方法

■ 特定の文字コードにしか対応していないクライアント

　もともと DeleGateの日本語文字コード変換の機能は、黎明期のウェブブラウザ (日本語対応前の、Win/Mac 版 NCSA Mozaic)でとりあえず日本語が読めるよう、 追加されたものでした。 現在ではメジャーなHTTPのクライアントは、各種の日本語文字コードをサポート しているので、この問題はほとんど無いでしょう。 ただ、HTTP以外のプロトコルにおいては、このような変換が必要な状況は未だに あるようです。
　この問題は、サーバからクライアントにテキストを中継する際に、文字コードを クライアントがサポートしているものに変換してやることで回避できます。 例えばクライアントが EUC-JP に対応しているなら、 CHARCODE=euc-jp のように指定します。 (†b1)

■ サーバへ送られるメール・ニュースの文字コードの統一

　これもDeleGateの歴史的な用途として、ニュースリーダ(NNTPクライアント)から 投稿された記事の文字コードを、DeleGateでISO-2022-JP に強制変換してサーバに 送出するという機能が、しばらく使われていました。 この使われ方も、クライアント側の文字コード対応やネットニュースの衰退とともに、 現在ではほとんど見られなくなっていると思います。 現在では、メールを配送するSMTPの中継において、文字コードの強制や文字セットの 制限などを行う上で、必要性があるかも知れません。
　メール・ニュースのケースは、受信者(の使用クライアントプログラム)が不特定 多数であるため、受理可能な文字コードが特定できない場合といえます。 このため、日本語メール・ニュースについては、推奨されている(はずの) ISO-2022-JP に揃えるのが安全策(であるはず)です。 例えばサーバに送出(中継)するメッセージの文字コードを ISO-2022-JP に統一する には、 CHARCODE=iso-2022-jp:tosv のように指定します。 (†b2) (†b3)

■ 文字コードが指示されていない日本語テキストによる字化け

　サーバから送られて来た応答テキストが、どのような文字コードによるものか、 どこにも（HTTPやMIMEのヘッダにも、HTMLのMETAタグにも）指示されていない場合 があります。 この時、その文字コードが何であるかはクライアント（ブラウザ）側で推定する ことになりますが、その自動判別に失敗した時や、デフォルトが非日本語の状態 に設定されている時に、字化けが発生します。 (†b4)
　このようなケースの多くは、リバースプロキシあるいはクライアント側のDeleGate において、応答の文字コードを推定し、HTTPヘッダ (Content-Type 中の charset パラメタ) に指示してやることで、回避することができます。 DeleGateにこれを行わせるには、 CHARCODE=guess のように指定します。

■ 文字コードが混在した日本語テキストによる字化け

　サーバから送られて来た応答テキストが、複数の文字コードの混在したものである 場合があります。ほとんどのライアント（ブラウザ）はそれに対処してくれません ので、ここで字化けが発生します。 (†b5) これは、サーバ側で日本語文字コードを考慮せずに、複数のソースからのデータを マージしてレスポンスを合成した場合などに発生します。 そもそも、このようなテキストは通常の規格上許容されていないものですし、 文字コードの自動判別がより困難になりますが、DeleGateではいくつかの ケースについて、文字コードの混在した入力を判別して、対応しています。
　このようなケースでもやはり、リバースプロキシあるいはクライアント側のDeleGate において、特定の文字コードへのコード変換を行えば解消します。 例えば文字コードを EUC-JP に揃えるには、 CHARCODE=euc-jp のように指定します。

■ サーバ側のサポートしない文字コードでのリクエストで字化け

　検索サーバや掲示版への書き込みなど、クライアント側から送信した日本語 テキストの文字コードを、サーバ側で認識・受理できない場合に字化けが起こります。 この問題は、サーバ側がどの文字コードを受理できるかをクライアントが認識・考慮 していない場合や、そのコードに対処していない場合、そのコードで表現できない 文字を送ろうとする場合、などに発生します。
　この問題は、DeleGateによってサーバ向けのデータ中の文字コードを適切に 変換してやることで回避することができます。
　DeleGateをリバースプロキシとしての使用する場合など、対象サーバの数が 少なくその受理できる文字コードが特定できる場合には、 CHARCODE=euc-jp:tosv あるいは、 CHARCODE=euc-jp:tosv:http:server1,server2 などと指定することで対応できます。
（HTTPの）クライアント側のプロキシで、対象サーバが特定できない場合、 クライアント向けの文字コード変換、例えば CHARCODE=euc-jp などを指定すると、クライアント向けの変換の際にサーバの元の文字コードを Cookie中 (svcc) に記憶させ、 これに基づいてサーバ向けの文字コード変換を行います。

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以下は、DeleGate の参照マニュアル Manual.htm からの抜粋です。

CHARCODE parameter* ==  CHARCODE=[inputCode/]outputCode[:[tosv][:connMap]]
        outputCode  ==  charCode
          charCode  ==  iso-2022-jp | euc-jp | shift_jis | utf-8 | us-ascii |
                               JIS | EUC | SJIS | UTF8 | ASCII | guess
           connMap  ==  [ProtoList][:[dstHostList][:[srcHostList]]]
                    --  restriction: applicable to HTTP, FTP, SMTP, POP,
                                     NNTP, Telnet, Tcprelay
                    --  default: none

CHARMAP parameter*  ==  CHARMAP=mapType:charMap[,charMap]*[:tosv]
           mapType  ==  ascii | ucs | jis | ucsjis | jisucs
           charMap  ==  inCharCode1[-inCharCode2]/outCharCode2[-[outCharCode2]]
          charCode  ==  hexa-decimal code | single ASCII character
                    --  default: none