API(アプリケーション・プログラミング・インターフェース)

APIとは?

API(Application Programming Interface)とは、ソフトウェアアプリケーションが相互に通信し、対話し、データや機能を交換するためのルール、プロトコル、ツールの集合です。APIはソフトウェアの内部ロジックを抽象化し、開発者が必要とするオブジェクトやアクションのみを公開し、セキュリティとシンプルさのために内部の詳細を隠蔽します。

例え:レストランでの注文

• あなた(クライアント)がウェイター(API)に注文を伝える
• ウェイターがあなたのリクエストをキッチン(サーバー)に届ける
• キッチンが料理を準備し、ウェイターに渡し、ウェイターがあなたに届ける
• あなたはキッチンがどのように動作しているかを知る必要がない

同様に、相互作用するアプリケーションは、お互いの内部を知る必要はなく、APIを使用するだけです。

APIの仕組み:リクエスト-レスポンスサイクル

APIはクライアント-サーバーモデル内で動作し、リクエスト-レスポンスサイクルを仲介します:

クライアントがリクエストを送信

• クライアントアプリケーションがAPIエンドポイント(特定のURL)にリクエストを送信
• アクション(GET、POST、PUT、DELETEなど)を指定
• 多くの場合、認証資格情報を含む

APIがリクエストを検証・処理

• APIがリクエストの妥当性、認可、正しいフォーマットをチェック

サーバーがロジックを処理

• APIがリクエストをリソースまたは機能を所有するサーバーまたはサービスに渡す

サーバーが応答

• サーバーがロジックを処理し、データベースやサービスにアクセスし、結果をAPIに返す

APIがクライアントにレスポンスを返す

• APIがレスポンスをフォーマット(一般的にJSONまたはXML)し、クライアントに返す

例: 天気アプリがAPIを介して天気データプロバイダーにリクエストを送信します。プロバイダーは現在の予報を返し、アプリがそれを表示します。

APIの種類

スコープ別

アーキテクチャ/プロトコル別

REST(Representational State Transfer)

• 最も広く使用されている
• ステートレス、リソース指向、HTTPメソッドを活用

SOAP(Simple Object Access Protocol)

• XMLベース、厳格に定義されている
• セキュリティと複雑なトランザクションをサポート
• 規制産業でよく見られる

GraphQL

• クライアントが必要なデータを正確に指定できる
• 過剰取得/不足取得を削減

gRPC

• Googleによって開発
• 効率的なバイナリシリアライゼーションのためにProtocol Buffersを使用
• ストリーミングと高スループットをサポート

WebSocket

• リアルタイムの双方向通信のために永続的な接続を維持

XML-RPC / JSON-RPC

• リモートプロシージャコールを送信するためのシンプルなプロトコル

実世界の例と使用例

ソーシャルログイン

• Google、Facebook、またはXでのログインはAPIベースの認証を使用

決済処理

• Eコマースプラットフォームは、機密データを直接処理せずに安全なトランザクションのためにStripe/PayPal APIを使用

旅行予約アグリゲーター

• Expediaのようなサイトは、航空会社、ホテル、レンタカーのAPIを組み合わせてリアルタイムの空き状況を表示

モノのインターネット(IoT)

• スマートホームデバイス(サーモスタット、冷蔵庫)はAPIを使用してアプリケーションやクラウドサービスと対話

チャットボットとAIアシスタント

• カスタマーサービスボットはAPIを使用して注文状況を取得、返金処理、またはレコード更新

ナビゲーションアプリ

• APIはライブトラフィック、道順、地図データを提供

業界別アプリケーション

主な利点

効率性

• 既存のサービスとデータを再利用し、開発時間と冗長性を削減

統合

• システム、プラットフォーム、デバイスをシームレスに接続し、統一されたワークフローを実現

イノベーション

• APIを組み合わせることで新製品や機能の開発を加速

スケーラビリティ

• モジュラーシステムにより、ソフトウェアのスケールと保守が容易に

自動化

• ビジネスワークフローを合理化し、手動タスクを排除

収益化

• APIを有料サービス/製品として提供(「APIエコノミー」)

セキュリティとプライバシー

• 必要なデータ/機能のみを公開し、機密システムは保護されたまま

セキュリティのベストプラクティス

APIは悪用の一般的なターゲットです。強力なセキュリティプラクティスが不可欠です:

認証

• APIキー、OAuthトークン、JWTなどを使用してIDを検証

認可

• 許可されたユーザーまたはアプリのみが特定のデータ/アクションにアクセスできるようにアクセスを制限

暗号化

• TLS/SSLで転送中のデータを保護

レート制限

• ユーザー/アプリごとのリクエストに上限を設けて悪用を防止

監視とログ記録

• 使用状況を追跡し、異常や疑わしいアクティビティを検出

入力検証

• すべてのクライアント入力を検証することで、インジェクション攻撃(SQLi、XSS)から保護

エラー処理

• エラーレスポンスで機密の実装詳細を明らかにしない

セキュリティが不十分なAPIは機密データを公開したり、不正なアクションを許可したりする可能性があります。常にセキュリティのベストプラクティスに従ってください。

APIテスト

APIテストは機能性、セキュリティ、パフォーマンスを確認します。主な種類:

契約テスト

• リクエスト/レスポンスが定義された契約に従っていることを確認

ユニットテスト

• 個々のエンドポイントを検証

エンドツーエンドテスト

• 複数のエンドポイントにまたがるワークフローを検証

負荷テスト

• 高トラフィックをシミュレートしてスケーラビリティをテスト

セキュリティテスト

• 脆弱性(不正アクセス、データ漏洩)を発見

統合テスト

• APIが期待通りに連携することを確認

機能テスト

• APIが設計通りに動作することを確認

よく見つかるバグ

• 不正なデータフォーマット(JSON vs. XML)
• データまたはパラメータの欠落
• パフォーマンス/スケーラビリティの問題
• 並行性と競合状態
• セキュリティ脆弱性(暗号化の欠如、不適切な入力検証)
• 新しいAPIバージョンとの互換性の問題
• 統合の失敗
• CORSの設定ミス

実装のベストプラクティス

API-firstアプローチで設計

• アプリケーションを構築する前にAPIを計画

明確で包括的なドキュメントを提供

• Swagger/OpenAPIなどのツールを使用

堅牢な認証と認可を実装

APIをバージョン管理

• 既存の統合を壊さないようにする

パフォーマンスを最適化

• キャッシング、ページネーション、効率的なデータ形式を使用

エラーを適切に処理

• 意味のあるエラーコード/メッセージを使用

レート制限と監視を実施

機密データを暗号化

• 転送中および保存時

スケーラビリティと将来の成長を計画

ドキュメント/コードを保守・更新

APIプロトコルとアーキテクチャスタイル

よくある質問

APIは何の略ですか?

• Application Programming Interface(アプリケーションプログラミングインターフェース)

すべてのAPIはWebベースですか?

• いいえ。APIはローカル(1つのシステム内)、リモート(ネットワーク経由)、またはWebベース(インターネット)の場合があります

RESTとSOAPの違いは何ですか?

• RESTは柔軟なHTTPベースのアーキテクチャスタイルです。SOAPはXMLを使用する厳格なプロトコルで、規制産業でよく必要とされます

APIを使用するにはどうすればよいですか?

• アクセスを取得(通常はAPIキーを使用)し、ドキュメントを読み、APIエンドポイントにリクエストを送信します

APIエンドポイントとは何ですか?

• APIがリクエストを受信し、レスポンスを送信する特定のURL

日常生活でのAPIの例は何ですか?

• ショッピングサイトで「PayPalで支払う」をクリックすると、支払いを処理するためのAPI交換がトリガーされます

APIキーとトークンとは何ですか?

• APIキーは呼び出し元のアプリケーションを一意に識別します。トークン(OAuth、JWT)はユーザーのIDと権限を証明します

APIはマイクロサービスとどのように関連していますか?

• マイクロサービスアーキテクチャは、独立したサービスコンポーネント間の通信にAPIを使用します

よくある問題のトラブルシューティング

401 Unauthorized

• 認証資格情報を確認してください

404 Not Found

• エンドポイントまたはリソースが存在しません

429 Too Many Requests

• レート制限を超えました。頻度を減らしてください

500 Internal Server Error

• サーバー側の障害。APIステータスまたはドキュメントを確認してください

参考文献

• AWS – What is an API? (Application Programming Interface)
• IBM – What is an API (Application Programming Interface)?
• Postman – What is API Testing?
• Postman – API Security
• Postman – API Test Automation Best Practices
• YouTube – Postman API Testing Guide
• AWS: RESTful API Guide
• Postman: API-First Guide
• IBM API Connect Developer Portal