本記事は以下の書籍を元に OSI 参照モデル、TCP/IP について説明します。
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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。
層 | 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。
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。
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。
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
層 | TCP/IP 階層名 | 説明 | プロトコル |
4 | 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 |
3 | 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 |
2 | 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 |
1 | 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 |
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/IP | TCP, UDP, IP, イーサネット (IEEE 802.3) 等 |
AppleTalk | ATP, DDP, EtherTalk 等 |
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、LAN と LAN 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 VPN | PPP, PPPoE, IPoE | TCP/IP |
サイト間 VPN | PPP, PPPoE, IPoE | TCP/IP |
IP-VPN | PPP, PPPoE, IPoE | TCP/IP |
広域イーサネット | PPP, PPPoE, IPoE | TCP/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で、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 | IP | ISP 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 |
FTTH | PPPoE, IPoE | TCP/IP |
ADSL | PPPoE | TCP/IP |
ISDN | PPP | 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。
- 【OSI 参照モデル レイヤ1 物理層】イーサネットとは
- 【OSI 参照モデル レイヤ2 データリンク層】イーサネットとは
- 【OSI 参照モデル レイヤ3 ネットワーク層】IP とは
- 【OSI 参照モデル レイヤ4 トランスポート層】TCP/UDP とは
- 【OSI 参照モデル レイヤ5 セッション層】SSL/TLS とは
- 【OSI 参照モデル レイヤ6 プレゼンテーション層】MIME とは
- 【OSI 参照モデル レイヤ7 アプリケーション層】
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