OSI参照モデルとは
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はじめに
コンピュータ同士が通信するためには、共通のルールや手順（プロトコル）が必要です。それを体系化したモデルが「OSI参照モデル（Open Systems Interconnection Reference Model）」です。
ネットワークの基礎を学ぶ上で欠かせない概念ですが、「名前だけ聞いたことはあるけど、よくわからない」という方も多いかもしれません。この記事では、OSI参照モデルの概要と、それぞれの階層の役割について初心者にも分かりやすく解説します。
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OSI参照モデルとは？
OSI参照モデルは、異なるシステム間でデータ通信を行う際の標準的な枠組みを定義したものです。ISO（国際標準化機構）によって策定され、通信プロセスを「7つの階層」に分けて説明しています。
このモデルの目的は、ネットワーク機器や通信プロトコルを標準化し、異なるメーカーの機器でも互換性を保てるようにすることです。
OSI参照モデルの7階層
OSIモデルは、上位層から下位層まで7つの階層に分かれています。それぞれの階層は、特定の役割を持ち、階層ごとに通信機能が整理されています。
【第7層】アプリケーション層（Application Layer）
- 役割：ユーザーに最も近い層で、アプリケーションにネットワーク機能を提供します。
- 具体例：HTTP（Webブラウザ）、FTP（ファイル転送）、SMTP（メール送信）
【第6層】プレゼンテーション層（Presentation Layer）
- 役割：データの表現形式の変換や圧縮、暗号化・復号化を行います。
- 具体例：SSL/TLS（暗号化通信）、JPEG（画像圧縮）
【第5層】セッション層（Session Layer）
- 役割：通信の開始から終了までの「セッション」を管理します。接続の確立・維持・終了を制御します。
- 具体例：NetBIOS、RPC（リモートプロシージャコール）
【第4層】トランスポート層（Transport Layer）
- 役割：データの分割と再構築、信頼性のある通信（エラー検出・再送）を提供します。
- 具体例：TCP（信頼性あり）、UDP（信頼性なしだが高速）
【第3層】ネットワーク層（Network Layer）
- 役割：異なるネットワーク間でのデータ転送、経路選択（ルーティング）を行います。
- 具体例：IP（インターネットプロトコル）、ICMP（エラーメッセージ通知）
【第2層】データリンク層（Data Link Layer）
- 役割：同一ネットワーク内の機器間での通信を制御し、誤り検出・修正を行います。
- 具体例：Ethernet（イーサネット）、PPP（Point-to-Point Protocol）
【第1層】物理層（Physical Layer）
- 役割：データを電気信号や光信号に変換し、物理的な媒体を通じて送受信します。
- 具体例：LANケーブル、無線通信（Wi-Fi）、光ファイバー
OSI参照モデルのメリット
標準化による互換性
メーカーや技術が異なっていても、OSIモデルに従うことで相互運用性が確保されます。
開発やトラブルシューティングが容易
通信機能を階層に分けて考えることで、特定の層に限定して開発や不具合の調査ができます。例えば、「ネットワーク層までは正常だが、アプリケーション層で問題が発生している」といった分析がしやすくなります。
柔軟な技術進化
各層が独立しているため、ある層の技術が進化しても他の層への影響を最小限に抑えられます。
TCP/IP 5階層モデルについて
実際のネットワークでは、OSI参照モデルではなく、より実用的な「TCP/IPモデル」や「5階層モデル」が使われることが一般的です。特に学習や実務では、簡略化された5階層モデルで説明されることが多く、理解しやすいというメリットがあります。
5階層モデルの構成
| OSI参照モデル | TCP/IPモデル | 主なプロトコル例 |
| アプリケーション層 | アプリケーション層 | HTTP、FTP、SMTP |
| プレゼンテーション層 | アプリケーション層 | SSL/TLS、MIME |
| セッション層 | アプリケーション層 | RPC、NetBIOS |
| トランスポート層 | トランスポート層 | TCP、UDP |
| ネットワーク層 | インターネット層 | IP、ICMP、ARP |
| データリンク層 | ネットワークインターフェース層 | Ethernet、PPP |
| 物理層 | ネットワークインターフェース層 | 光ファイバー、Wi-Fi |
OSIモデルとの違い
5階層モデルでは、OSIモデルのプレゼンテーション層とセッション層がアプリケーション層に統合されています。実際のプロトコルではこれらの層が密接に関わっているため、学習上は1つの層として扱われることが多いのです。
OSIモデルはあくまで「理論モデル」であり、実際のネットワーク機器やプロトコルはTCP/IPモデルに準拠していることがほとんどです。
まとめ
OSI参照モデルは、ネットワーク通信の仕組みを論理的に理解するための枠組みです。これを学ぶことで、ネットワークの基本的な構造が理解しやすくなり、トラブルシューティングや設計にも役立ちます。
さらに、実務や試験対策としては、TCP/IPの5階層モデルを理解することも重要です。特にエンジニア初心者は、5階層モデルで実際の通信の流れをつかみ、OSI参照モデルと対比しながら学ぶと、より体系的に理解が深まるでしょう。
初心者の方は、まず「7階層の名前」と「それぞれの役割」を覚えることから始めましょう。そして、身近な通信技術（Wi-FiやWebブラウザ）が、OSIモデルのどの階層に該当するのかを考えることで、実践的な理解が進むはずです。
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