【入門】OSI 参照モデル、TCP/IP モデルの説明と違いを解説

OSI 参照モデルOSI 参照モデルとは、通信に必要な機能を７つの階層に分割した以下のモデルです。

層	OSI 参照モデル階層名	機能
L7	アプリケーション層	アプリケーションごとの機能
L6	プレゼンテーション層	データ形式の変換
L5	セッション層	通信の開始から終了までを管理 (どの通信が１まとまりか？)
L4	トランスポート層	通信の信頼性を確保
L3	ネットワーク層	通信経路の選択ネットワーク間の通信
L2	データリンク層	直接繋がったノードの通信
L1	物理層	ケーブルの形状信号⇔ビット列の変換

OSI 参照モデルは、他社の機器と通信が行うために策定されました。

例えば、「A 社のケーブルと、B 社のスイッチは、他社製品なので繋がりません！！」

というのは不便すぎます。そこで、機能を階層分けし、各階層ごとに国際標準を決めました。

これにより、同じ層の機器には共通の機能があるので、他社の機器でも繋がるようになりました。

TCP/IP モデルTCP/IP モデル とは、通信機能を４階層に分けたモデルです。

層	TCP/IP モデル階層名	役割
L4	アプリケーション層	アプリケーション毎の機能
L3	トランスポート層	アプリケーションの識別接続の開始・終了処理を行う通信の信頼性の確保
L2	インターネット層	通信経路の選択ネットワーク間の通信
L1	ネットワークインターフェイス層	直接繋がったノードの通信

TCP/IP モデルは実践的で、OSI 参照モデルは教育的なモデルと言われてます。

※TCP/IP は仕様を決める前にプログラムを開発する。と言われるほど実践重視です。

そのため、実際に動作するものを早く作った TCP/IP が一気に普及して現在に至ります。

一方で、OSI 参照モデルはその厳密性から、ネットワークを学ぶ際に人気となっています。

オーム社

技術評論社

プロトコル

プロトコルプロトコルとは、通信する際のルールです。

TCP/IP モデル、OSI 参照モデルはあくまでモデルのため、実装にはプロトコルが必要です。

OSI と TCP/IP のプロトコル一覧は、以下のとおりです。

階層	階層名	OSI プロトコル	TCP/IP プロトコル
L7	アプリケーション層	X.500	HTTP, HTTPS, DNS, DHCP, SSH, MIME, TLS
L6	プレゼンテーション層	ISO/IEC 8823 X.226
L5	セッション層	ISO/IEC 8327 X.225
L4	トランスポート層	ISO/IEC 8073 X.224	TCP, UDP
L3	ネットワーク層	ISO/IEC 8208 X.25 (PLP)	IP, ICMP, ARP, IPSec
L2	データリンク層	ISO/IEC 7666 X.25 (LAPB)	イーサネット (有線) IEEE 802.11(Wi-Fi/無線)
L1	物理層	X.25 (X.21 bis)	イーサネット (有線) IEEE 802.11(Wi-Fi/無線)

OSI プロトコルは実践的でないため、普及しておらずほとんど見た事ないと思います。

一方で、TCP/IP のプロトコルは実践的なため、見た事があるかもしれません。例えば HTTPS は、今使っているブラウザの URL に https:// を使っていることでしょう。

SBクリエイティブ

技術評論社

カプセル化 (カプセリング)カプセル化とは、上位層のプロトコルのヘッダ (情報) をデータとして扱うことです。

プロトコルはデータ送信時に、必要な情報をヘッダとして付与し、下位層のプロトコルに渡します

下位層のプロトコルは、上位層のヘッダを単なるデータ (ビット列) の一部として扱います。
※つまり、下位層は上位層のヘッダの意味を理解しなくていい = 階層ごとに機能を分離

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。

「ヘッダ + ペイロード (通信したいデータの中身)」を PDU と呼びます。

PDU は階層によって、以下のように呼び方が変わります。

層	階層名	PDU（プロトコルデータユニット）
４	トランスポート層	- TCP セグメント - UDP データグラム - メッセージ (プロトコルに依らない呼び方)
３	ネットワーク層	- IP データグラム (IP ヘッダ + トランスポート層のデータ) - IP パケット (IP ヘッダ + データ)
２	データリンク層	フレーム
１	物理層	ビット（より一般的にはシンボル）

パケットは完全なIPデータグラムであるかもしれないし、IPデータグラムのフラグメントかもしれない。
https://jprs.jp/tech/material/rfc/RFC1122-ja.txt (原文から改行を変更)

OSI 参照モデルの各層の詳細と、それに対応する TCP/IP プロトコルを紹介は以下です。

OSI 参照モデル	TCP/IP モデル	TCP/IP プロトコル	実装
アプリケーション層	アプリケーション層	HTTP, DNS, DHCP, SSH, MIME, TLS	アプリケーションプログラム
プレゼンテーション層
セッション層
トランスポート層	トランスポート層	TCP, UDP	OS
ネットワーク層	インターネット層	IP, ICMP, ARP, IPSec	OS
データリンク層	ネットワークインターフェイス層	イーサネット (有線) IEEE 802.11(Wi-Fi/無線)	デバイスドライバー Network Interface
物理層	ネットワークインターフェイス層	イーサネット (有線) IEEE 802.11(Wi-Fi/無線)	デバイスドライバー Network Interface