OSI参照モデルとは – 7つのレイヤー(層)と役割

ネットワークのきほん

ネットワーク用語に関連してよく聞くOSI参照モデルとは、国際標準化機構(ISO)によって定められた通信機能の部分を役割毎に階層的な7つのレイヤーに分類したモデルです。 OSI参照モデルの各レイヤーをもとにプロトコルが開発されていますので、通信の仕組みや役割を理解するにはとても重要になります。

OSI参照モデル概要

7つのレイヤー

OSI参照モデルは通信が行われる際の手順を順番にレイヤー(階層)化したものです。アプリケーションで作られたデータは最終的に物理層を出てネットワークケーブルを介してネットワークへ送られます。

OSI参照モデル - レイヤー 構造

通信機器同士の接続手順はこの各レイヤーの手順を順番通りに行います。通信の開始側はレイヤー7からレイヤー1へ、受信側は反対にレイヤー1からレイヤー7が順番に実行されます。

OSI参照モデル - 通信のしくみ

OSI参照モデルとプロトコル

ネットワークで通信するためにはプロトコルと呼ばれる「あらかじめ決められた仕組みやルール」に従うことで機器同士が通信できるようになっています。

プロトコルの種類はたくさんあり、OSI参照モデルの7つのレイヤーに分類され各レイヤーごとに複数のプロトコルが用意されて通信の際に適切なプロトコルが選択されます。

OSI参照モデル レイヤーごとの役割

OSI参照モデル レイヤー1(物理層)の役割

コネクターやケーブルなどハードウェアの仕様、電気信号の伝送手順など

OSI参照モデル レイヤー2(データリンク層)の役割

直接またはスイッチなどで隣接的に接続された通信機器との通信手順

データリンク層には一般のLANに広く普及しているプロトコルとしてイーサネットがあり、直接またはスイッチでつながりあう機器がMACアドレスを利用して通信するためのルールが定義されています。

OSI参照モデル レイヤー3(ネットワーク層)の役割

異なるネットワーク同士で通信するためのルール

ネットワーク層のプロトコルではルーターで利用するIP(インターネットプロトコル)が有名です。

OSI参照モデル レイヤー4(トランスポート層)の役割

ネットワークで発生するエラーに対処する方法や再送を行う仕組み

トランスポート層のプロトコルではTCPとUDPが多く利用されます。
TCPでは通信を始める前に通信相手とお互いに到達可能だということを認識し合った後に通信を開始します。また通信時に問題があれば再送を行う仕組みにより信頼性が高い通信が特徴的です。

反対にUDPでは、相手が確かに存在するかの確認を行わずに一方的に送信を開始するので信頼性は低いのですが遅延が少ないことがメリットです。TCPかUDPかはサービスの種類によってどちらか都合の良い方が選択されています。

TCPとUDPにはサービスとポート番号を対応させて受け渡しする仕組みもあります

OSI参照モデル レイヤー5(セッション層)の役割

アプリケーション間の要求(リクエスト)応答(レスポンス)を用いた通信の開始から管理、終了までの手順など

OSI参照モデル レイヤー6(プレゼンテーション層)の役割

書式の整形などデータの表現方法

OSI参照モデル レイヤー7(アプリケーション層)の役割

ホームページを閲覧するHTTPやメールを送信するSMTPなどの具体的なサービスの機能、通信手段

ネットワークを理解する上で役立つレイヤーの概念

特にネットワークを構築・運用するための知識としては主にレイヤー1の物理層~レイヤー4のトランスポート層までが重要になります。

各レイヤーの役割をなんとなくでも知っておくと実際に管理するネットワーク構成をシンプルに理解する際にも役に立ち、トラブルシューティングなどの際にもどの層で起きている問題かを意識することで原因の切り分け方法も適格なものを選択できるようになります。

参照リンク

TCP/IPとは – ネットワークの基礎知識

IPヘッダのフォーマットとサイズの基本

TCPヘッダのフォーマットとサイズの基本


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