【入門】OSI 参照モデル、TCP/IP とは

OSI 参照モデル
スポンサーリンク

OSI 参照モデルとは

OSI 参照モデルとは、通信機能を7つの階層に分割したモデルです。

機能が階層ごとに分割されているため、ネットワークの通信の各機能を学習するためによく利用されます。

OSI 参照モデル 7層

OSI 参照モデルの7階層は以下のとおりです。

階層名決められているルールイメージ画像
7アプリケーション層通信するための様々なアプリケーションのルール
6プレゼンテーション層通信するデータの形式のルール
5セッション層セッション(通信の開始から終わりまで)のルール
4トランスポート層通信の信頼性を確保するためのルール
3ネットワーク層ネットワーク間の通信のルール
2データリンク層直接繋がったノード(コンピュータ)間の通信のルール
1物理層ケーブルの仕様や「信号⇔ビット列」の変換のルール

OSI 参照モデルは異なるベンダーと通信が行うために策定されました。

例えば、「NTT のケーブル(1〜2層)と NEC のルーター(3層)は異なるベンダーなので、繋がりません!!」というのは不便すぎますよね。

そこで、OSI 参照モデルが各層で満たすべき機能がルールを決めました。

カプセル化(カプセリング)

データを送信する場合、各レイヤで必要な情報(ヘッダ)を前にくっつけていきます。

OSI 参照モデルでは、各レイヤの通信機能は分割されているため、上位のレイヤのヘッダの内容を理解する必要がありません。

このように、「上位のレイヤのヘッダとデータ」を「1つのデータ」とみなし、現在のレイヤのヘッダを付与することを「カプセル化」と言います。

逆に、データ受信時にヘッダを1つずつ取っていくことを「非カプセル化」と言います。

PDU (プロトコルデータユニット)

通信するデータは、先頭についているヘッダによって以下のように呼ばれます。

階層名PDU(プロトコルデータユニット)
トランスポート層パケット・セグメント英語版)またはデータグラム
ネットワーク層パケット
データリンク層フレーム
物理層ビット(より一般的にはシンボル

OSI 参照モデルを実現するプロトコルスイート

OSI 参照モデルはあくまでモデルです。

実際にはこのモデルをどうやってプログラムで実装するか、ルール(プロトコル)を決める必要があります。

このルールの集まり(プロトコルスイート)には以下のものがあります。

  • TCP/IP
  • AppleTalk

なお、現在、インターネットで通信するために利用する技術はほぼ TCP/IP です。

スポンサーリンク

TCP/IP

TCP/IP は通信機能を4階層に分け、実際に機能を実現するためのルールの集まりです。

OSI 参照モデルでは、機能が7階層に分かれていますが、TCP/IP は4層です。

つまり、理想(OSI 参照モデル)では機能を7個に分けたいですが、現実(TCP/IP)では、複数の機能が1つの階層にまとまって実装されている場合があるということです。

TCP/IP 4層

TCP/IP の4階層は以下のとおりです。

TCP/IP 階層名説明プロトコル
アプリケーション層通信するための様々なアプリケーションのルールHTTP, DNS, SMTP, POP, DHCP, NTP, SSH, SSL/TLS
トランスポート層通信するアプリケーションの指定や信頼性に関するルールTCP, UDP
インターネット層ネットワーク間の通信のルールIP, ICMP, IPSec
ネットワークインターフェイス層直接接続されたノード間のルール
接続するケーブルや無線 LAN のルールも含む
イーサネット (IEEE 802.3), ARP, PPP, PPPoE, IPoE
スポンサーリンク

ネットワークの分類

ネットワークは大きく分けて以下の2種類(3種類)に分類されます。

  • LAN(Local Area Network)
  • WAN(Wide Area Network)
    • 専用回線・VPN
    • インターネット

LAN とは

LAN とは、限定されたエリアで接続したネットワークのことです。
具体的には、家庭や企業内(同じ場所)で使用するネットワークのことです。

LAN では以下のようなプロトコルを用いて通信します。

プロトコルスイートLAN プロトコル
TCP/IPTCP, UDP, IP, イーサネット (IEEE 802.3) 等
AppleTalkATP, DDP, EtherTalk 等
これは一例であり、同じプロトコルスイート内の様々なプロトコルを利用します

現在 LAN は、 ほぼ TCP/IP で構築するため、その他のプロトコルスイートを気にする必要は無いです。

WAN とは

WAN とは、LANLAN を接続したネットワークのことです。
WAN は ISP(プロバイダー)と契約しなければ利用できない特徴を持ちます。
WAN は、特定の LAN とだけ通信可能な「専用回線・VPN」と、不特定多数の LAN と通信可能 な「インターネット」に分かれます。

専用回線・VPN

専用回線・VPN の具体例としては、「企業 to 企業(東京支社-大阪支社)」や「企業 to 従業員自宅(リモートワーク)」で通信するネットワークが挙げられます。

専用回線・VPN では、以下のようなプロトコルを用いて通信します。

WAN サービス名WAN プロトコル通信可能な LAN のプロトコルスイート
リモートアクセス VPNPPP, PPPoE, IPoETCP/IP
サイト間 VPNPPP, PPPoE, IPoETCP/IP
IP-VPNPPP, PPPoE, IPoETCP/IP
広域イーサネットPPP, PPPoE, IPoETCP/IP
専用回線PPP, PPPoE, IPoEなんでも(TCP/IP、AppleTalk 等)

なお、「インターネット」や「ISP の閉塞網」の不特定多数がアクセス可能な回線、論理的な「専用回線」(特定の LAN とのみ通信可能に制限)を実現する技術を VPN といいます。

WAN サービス名TCP/IP 階層名VPN を実現するプロトコル利用する回線
リモートアクセス VPNアプリケーション層SSL/TLSインターネット
サイト間 VPNインターネット層IPSecインターネット
IP-VPNインターネット層IPISP の閉塞網
広域イーサネットネットワークインターフェイス層イーサネット
(IEEE 802.3)
ISP の閉塞網

VPN の詳細は以下の記事をご覧ください。

インターネット

インターネットは、不特定多数の LAN にアクセス可能な WAN です。
具体例はホームページやブログ等の(様々な人が公開している LAN )にアクセスするために利用します。

インターネットでは、以下のようなプロトコルを用いて通信します。

インターネット回線名WAN プロトコル通信可能な LAN のプロトコルスイート
FTTHPPPoE, IPoETCP/IP
ADSLPPPoETCP/IP
ISDNPPPなんでも(TCP/IP、AppleTalk 等)

インターネットへのアクセス回線については、詳細な記事を別途記載したので見てみてください。

OSI 参照モデルの各層の詳細

OSI 参照モデルの各層(レイヤ)の詳細は以下のとおりです。

レイヤ1から順に学ぶことでネットワークを理解することができます。

0

コメント