【ネットワークの基礎】OSI参照モデル

OSI参照モデル
全体イメージ
各階層について

OSI参照モデル

ネットワークを理解するための基礎となる「OSI参照モデル」について解説します。

OSI参照モデルとは、プロトコルの階層とその役割を明確化したものです。
具体的には、以下の表になります。

階層	階層名	役割
レイヤ７	アプリケーション層	アプリケーションの動作を規定し、サービスを提供する
レイヤ６	プレゼンテーション層	アプリケーションに送受されるデータフォーマットを補正し、交換する
レイヤ５	セッション層	セッションの確立や切断をする
レイヤ４	トランスポート層	データ通信を管理し、通信の信頼性を確保する
レイヤ３	ネットワーク層	異なるネットワーク間でのデータ通信を実現する
レイヤ２	データリンク層	同一ネットワーク内でのデータ通信を実現する
レイヤ１	物理層	物理的な接続方法を規定する

全体イメージ

各階層の具体的な役割については後に説明しますので、まずは大まかなイメージを掴みましょう。

レイヤ１　→　物理的な接続
レイヤ２　→　機器間のデータ通信の実現
レイヤ３　→　ネットワーク間のデータ通信の実現
レイヤ４　→　通信の信頼性を確保
レイヤ５　→　機器間でのセッションの管理
レイヤ６　→　データ形式の統一
レイヤ７　→　サービスの提供

上記のようなイメージで、サービスの提供までの通信が成り立っています。

それでは、各階層の役割について説明していきます。

各階層について

レイヤ１「物理層」

レイヤ１である物理層の役割は、「物理的な接続方法の規定」です。

物理層の目的：機器とケーブルを接続し、電気信号を相互に変換すること

そのために、ケーブル種別やコネクタの形状などの物理的な要件を規定しています。

「通信における物理的な要件＝物理層」という認識でOKです。

レイヤ２「データリンク層」

レイヤ２であるデータリンク層の役割は、「同一ネットワーク内での通信の実現」です。

データリンク層の目的：同一ネットワーク内での通信を確立し、送信元や宛先を明確化すること

そのために、「MACアドレス」を用いて通信を識別します。

機器固有であるMACアドレスの情報を通信パケットに付加することで、通信における送信元と宛先を明確化しています。

「MACアドレスによる通信＝データリンク層」という認識でOKです。

レイヤ３「ネットワーク層」

レイヤ３であるネットワーク層の役割は、「異なるネットワーク間での通信の実現」です。

ネットワーク層の目的：異なるネットワーク間での通信を確立し、送信元や宛先を明確化すること

そのために、「IPアドレス」を用いて通信を識別します。

IPアドレスの情報を通信パケットに付加することで、通信における送信元と宛先を明確化します。

また、IPアドレスを用いることで、「ルーティング」の技術を使うことができます。

ルーティングにより、異なるネットワーク間での通信を実現することができます。

「IPアドレスによる通信＝ネットワーク層」という認識でOKです。

レイヤ４「トランスポート層」

レイヤ４であるトランスポート層の役割は、「データ通信の管理、信頼性の確保」です。

トランスポート層の目的：アプリケーション間でのデータ通信を実現すること

そのために、「TCP（Transmission Control Protocol）」というプロトコルを用いて信頼性を確保します。
TCPコネクション（仮想的な専用通信路）の確立、エラー検出・訂正と再送制御、データ順序の制御、輻輳制御など、様々な機能があります。
TCPコネクションは、「スリーウェイハンドシェイク」によって確立されます。

また、TCPではなく「UDP（User Datagram Protocol）」というプロトコルを用いることで、信頼性確保のための動作をあえて実施せず、通信効率やデータ伝送速度の向上を図ることもできます。

トランスポート層には様々なプロトコルがあり、「ポート番号」が定められています。

そのポート番号により、どのような通信をするのかを取り決めています。

「ポート番号による通信の識別＝トランスポート層」という認識でOKです。