【入門】OSI 参照モデル、TCP/IP とは

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	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	接続の開始・維持・終了を管理 ※処理自体は4層で実施
L4	トランスポート層	接続の開始・終了処理を行う信頼性を確保(エラー訂正、再送)
L3	ネットワーク層	通信経路を選択する
L2	データリンク層	直接繋がったコンピュータの通信
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、異なるベンダー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 は社のスイッチは、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。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、共通の機能があるので、他の会社の機器でも繋がるようになりました。

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プロトコル

プロトコルとは、通信する際のルールです。

OSI 参照モデルはあくまでモデルのため、実際には具体的なプロトコルが必要です。

なお、通信に必要な複数のプロトコルをまとめたものをプロトコルスイートと言います。

以下のように、OSI プロトコル以外にも様々なプロトコルスイートが存在します。

プロトコルスイート	説明
OSI	ほぼ使ってない。OSI 参照モデルと元にプロトコルを作成
TCP/IP	現在１強。デファクトスタンダード
Apple Talk	Apple 製品で使われていた (過去の話)

OSI プロトコルスイートは複雑すぎて、実装が非常に困難でした。

一方で、TCP/IP はプロトコルの仕様よりも実装できることを重視しています。

そのため、現在は TCP/IP が最も使われているプロトコルスイートです。

TCP/IPTCP/IP とは、通信機能を４階層に分けたモデルです。

TCP/IP の４階層と対応する TCP/IP プロトコルスイートは以下のとおりです。

層	TCP/IP 階層名	役割	プロトコル
４	アプリケーション層	アプリケーションごとに異なる	HTTP, DNS, DHCP, SSH, SSL/TLS
３	トランスポート層	アプリケーションの識別信頼性の確保	TCP, UDP
２	インターネット層	ネットワーク間の通信	IP, ICMP, IPSec
１	ネットワークインターフェイス層	ネットワーク内の通信ケーブルや無線 LAN	イーサネット, ARP

実際に使われているプロトコルスイートが TCP/IP なら、OSI 参照モデルは不要か？

と言われればそうではありません。

OSI 参照モデルは通信に必要な機能をまとめているため、ネットワークを体系的に学習できます。

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

この時、上位層のヘッダはデータの一部 (ビット列) として扱います。
(階層ごとに役割を決めてるので、上位層が責任を持つヘッダを下位層が解読しなくていい)

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。

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
OSI 参照モデル・TPC/IP	L１/物理層/イーサネット	L2/データリンク層/イーサネット	L3/ネットワーク層/IP
L4/トランスポート層/TCP・UDP	L5/セッション層/TLS	L6/プレゼンテーション層/MIME	L7/アプリケーション層/HTTP