【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
物理層	ネットワークインターフェイス層	Ethernet(有線/IEEE 802.3) Wi-Fi(無線/IEEE 802.11)	Device Driver NIC
データリンク層	ネットワークインターフェイス層	Ethernet(有線/IEEE 802.3) Wi-Fi(無線/IEEE 802.11)	Device Driver NIC
ネットワーク層	インターネット層	IP, ICMP, ARP, IPSec	OS
トランスポート層	トランスポート層	TCP, UDP	OS
セッション層	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
アプリケーション層