目次
OSI参照モデルとは
- OSI参照モデル (Open Systems Interconnection)
国際標準化機構（ISO）が策定した、コンピュータ通信を7つの階層に分けて整理したモデル。 - 各層で役割を分担することで、通信の仕組みを理解しやすくする。
- ネットワーク設計・障害対応の議論もOSI参照モデルを前提に行われる。
歴史
- 1984年に国際標準として策定。
- 当初はOSI準拠製品の普及を想定。
- 1990年代にTCP/IPが急速に普及 → OSI準拠製品はほとんど広まらず。
- 現在：実用的にはTCP/IPが主流だが、通信の基本概念を学ぶモデル としてOSIは必須。
OSI参照モデルの階層
| レイヤ | 名称 | 主な役割 | PDU（データ単位） |
|---|---|---|---|
| 第7層 | アプリケーション層 | ユーザーにサービスを提供（Web, メールなど） | データ |
| 第6層 | プレゼンテーション層 | データの形式変換（文字コード, 暗号化など） | データ |
| 第5層 | セッション層 | 通信の開始・終了・同期 | データ |
| 第4層 | トランスポート層 | 信頼性のある通信（TCP/UDP） | セグメント / データグラム |
| 第3層 | ネットワーク層 | 宛先への経路制御（IP, ルータ） | パケット |
| 第2層 | データリンク層 | 隣接ノード間での通信（MAC, スイッチ） | フレーム |
| 第1層 | 物理層 | 電気信号や光信号でビットを伝送 | ビット |
この７層は確実に覚えましょう！
上から順に「アプセトネデブ」と覚えるのもありです！
カプセル化と非カプセル化
- 送信側：上位層 → 下位層へ処理
- 各層でヘッダが付加されていく = カプセル化
- レイヤ1で最終的に電気信号となって送信される
- 受信側：下位層 → 上位層へ処理
- 各層でヘッダを取り外す = 非カプセル化
- レイヤ7のアプリケーションで元のデータとして利用できる
PDU（プロトコルデータユニット）
- PDU（プロトコルデータユニット）
OSI参照モデルの各層でやり取りされるデータの単位のこと。データの呼び方が層ごとに変わる。
| レイヤ | PDU名 | 説明 |
|---|---|---|
| レイヤ1（物理層） | ビット | 0/1の電気信号 |
| レイヤ2（データリンク層） | フレーム | スイッチで転送される単位 |
| レイヤ3（ネットワーク層） | パケット | ルータで転送される単位 |
| レイヤ4（トランスポート層） | セグメント（TCP）/ データグラム（UDP） | 通信の信頼性や制御 |
OSI参照モデル 各層の役割
第7層：アプリケーション層
- 役割：利用するアプリケーションごとの通信サービスを定義
- 代表プロトコル：
- Web閲覧 → HTTP
- メール送信 → SMTP
- メール受信 → POP3
- ポイント：ユーザーが直接触れる層（ブラウザやメーラーなど）
第6層：プレゼンテーション層
- 役割：データの表現形式を変換（文字コード、圧縮、暗号化）
- 例：
- Windows：Shift-JIS
- UNIX：EUC
→ 異なる環境間でも標準形式に変換することで文字化け防止
第5層：セッション層
- 役割：アプリケーション間のセッション確立・維持・終了
- 例：Webブラウザの通信とメーラーの通信を分けて管理
- ポイント：データを送受信できる状態にするための「論理的な経路」を提供
第4層：トランスポート層
- 役割：データの信頼性を確保、ポート番号の割り当て
- 機能：コネクション確立、エラー制御、フロー制御、順序制御
- プロトコル：
- TCP：信頼性あり
- UDP：信頼性なし（高速通信向け）
- 用語整理：
- セッション：アプリ間通信の単位
- コネクション：トランスポート層の通信経路（TCPコネクションなど）
第3層：ネットワーク層
- 役割：送信元から宛先までのエンドツーエンド通信を規定
- 手法：ルーティング（最適な経路を選択してパケットを届ける）
- アドレス：ソフトウェアアドレス（IPアドレス）を利用
- 機器：ルータ
第2層：データリンク層
- 役割：同じネットワークセグメント内の隣接ノード間通信を規定
- 技術：LANならEthernet、WANならPPP/HDLC
- アドレス：MACアドレス（ハードウェアアドレス）を使用
- 機能：FCSでフレームエラー検出
- 機器：スイッチ
第1層：物理層
- 役割：ビット列（0と1）を電気・光信号に変換し伝送
- 逆方向：受信した信号をビット列に戻してコンピュータ内部で扱える形に変換
- 別名：PHY