第6回目 OSI参照モデル概要

OSI参照モデルの基礎

通信プロトコルの位置付けや関連性を把握するための役立つ基本モデルです。通信の仕組みなどを学ぶ上でも重要です。

プロトコル

プロトコルは通信を行う上での約束事(ルール)です。通信時には、必ず相手と同じプロトコルを使用します。双方で使っているプロトコルが異なる場合、データをやり取りすることが出来ません。プロトコルには様々な種類があり、通信はたくさんのプロトコルが連携することによって可能になります。数種類のプロトコルを体系的に組み合わせたものをネットワークアーキテクチャ(プロトコルスタックプロトコルスイート)と呼びます。

OSI参照モデル

OSI参照モデルはネットワークで必要とされる機能を7つの階層(レイヤ)に分割したモデルで、それぞれの階層の役割を果たすためのプロトコルを定義しています。

階層 名前 役割
第7階層 アプリケーション層 ネットワークアプリケーションの機能を提供する
第6階層 プレゼンテーション層 データの表現形式を決定する
第5階層 セッション層 セッションの管理を行う
第4階層 トランスポート層 信頼性のある通信を提供する
第3階層 ネットワーク層 最適経路を決定し、エンドツーエンドの通信を行う
第2階層 データリンク層 隣接するノードと通信を行う
第1階層 物理層 ケーブルや電気信号を定義し、ビットを正しく伝送する

 

物理層(レイヤ1)

物理層の役割は、ノードをケーブルに接続し0と1のデジタルデータを伝送メディアで扱う信号に相互に変換することです。電気的・機械的なハードウェアの物理仕様が決められています。

  • コネクタの形状、ピンの数や配置
  • ケーブルの種類、長さ
  • 電圧レベル、電圧変化のタイミング
  • 通信速度、符号化の方式

データリンク層(レイヤ2)

データリンク層の役割は、同一リンク上に接続された隣接ノードと正しく通信をすることです。通信相手(宛先)を選定するための情報としてMACアドレスが使われます。

次のことを定義しています。

  • 通信媒体にデータを送り出すときのタイミング
  • 伝送中に発生したエラーの検出と対処方法
  • データ(フレーム)の構造
  • データ送信元および宛先の識別方法

ネットワーク層(レイヤ3)

異なるネットワークを相互に接続し、エンドツーエンド(通信の開始から最後まで)で通信をするための経路選択(ルーティング)を行うことです。データの転送先(宛先)を決定する情報にIPアドレスなどの論理アドレスを使用します。

次のことを定義しています。

  • データの送信元および宛先を識別するアドレス割当方法
  • データ(パケット)の構造
  • 経路選択(ルーティング)の方法
  • 選択した経路上にデータを創出する方法

トランスポート層(レイヤ4)

データを確実に届けるための信頼性を提供することです。

次のことを定義しています。

  • 仮想回線(コネクション)の確立・維持・終了
  • フロー制御(受信側の状態に合わせて送信量を調整する)
  • 順序制御(分割されたデータを受信側で元の順番に再構成する)
  • 確認応答(データが正しく相手に届いたかどうか確認する)
  • 再送制御(送出に失敗した場合は再送信する)

セッション層(レイヤ5)

通信を行うプロセス(プログラム)同士の論理的な通信路(セッション)の確立・維持・終了を定義しています。

セッションとは2つのシステム間で実行される通信の接続の開始から終了までを指します。

WEBサイトを表示するとき、URLを入力して実行すると通信が開始され、ページの全てのデータを読み終えると通信が終了します。一連の流れがセッションに相当します。

プレゼンテーション層(レイヤ6)

データを受信側でも正しく読み取れるようにするために表現形式を定義し、共通の形式にデータを変換することです。文字コード(ASCII、EBCDIC)、静止画(GIF、JPEG)、動画(MPEG)などが該当します。

アプリケーション層(レイヤ7)

利用するアプリケーションに対してネットワークサービスを提供します。電子メールやWEBページ表示、ファイル転送などがあります。

電子メールを送る場合、相手のメールアドレス、件名、本文をメールソフトを使って決められたエリアに入力する必要があります。

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