OSI参照モデル(Open Systems Interconnection)

Open Systems Interconnection テクノロジ系

コンピュータ同士が通信するときの「ルールブック」を7つの段階に分けたもののこと

簡単な説明

OSI参照モデルってのは、通信の流れを7段階に分けたルールみたいなもんだよ。
下の方はケーブルとか信号、上の方はアプリとか人が触る部分を担当してる。
これを知ってると、ネットの仕組みとかトラブルの原因がめっちゃわかりやすくなる!

由来

OSI参照モデルは、1984年に国際標準化機構(ISO)によって提案された通信のためのモデルです。
OSIは Open Systems Interconnection(オープン・システム間相互接続)の略です。

当時、メーカーごとに通信方式がバラバラだったため、異なる機器同士を接続するための共通ルールが必要になりました。そこで生まれたのがこの「7階層モデル」です。

具体的な説明

OSI参照モデルは、通信を7つの層に分け、それぞれの層が特定の役割を持つことで、複雑な通信を整理して理解しやすくしたモデルです。

7つの階層の構成

番号名前(日本語)名前(英語)役割
7層アプリケーション層Application Layerユーザーと直接関わる。例:Webブラウザやメールなど
6層プレゼンテーション層Presentation Layerデータの形式を整える。例:文字コードの変換や暗号化
5層セッション層Session Layer通信の開始・終了・維持などを管理
4層トランスポート層Transport Layerデータの正確な配送。TCP/UDPなど
3層ネットワーク層Network Layerデータを相手のコンピュータに届ける経路選び(ルーティング)
2層データリンク層Data Link Layerデータを誤りなく届ける工夫。MACアドレスなど
1層物理層Physical Layerケーブル・電気信号・無線などの物理的な通信手段

OSI参照モデルは、通信プロトコルの機能を分離・階層化することによって、相互運用性(interoperability)と開発の独立性(modularity)を実現するための理論モデルです。

実際には、TCP/IPモデルが主に使われていますが、OSIモデルは教育・分析・設計の基礎となっています。

例文

「YouTubeで動画を見るとき、あなたのスマホ(7層)が動画再生アプリを開いて(6層)、暗号化された動画データを解読して(5層)、データのやりとりを確実に行い(4層)、どのルーターを通るか決めて(3層)、Wi-Fi経由で正確にパケットを送って(2層)、電波としてスマホから飛ばされる(1層)」という感じです。

疑問

Q: なぜ7つに分ける必要があるのですか?

A: 各層の役割を分けることで、問題発見や技術開発がしやすくなるからです。例えば、物理層のトラブルならケーブルを調べれば良いなど、原因を絞りやすくなります。

Q: 実際の通信では全部の層が使われているのですか?

A: はい、基本的に通信全体では7つの層すべてが関わります。ただし、アプリやプロトコルによっては一部の層を直接扱わない場合もあります。

Q: TCP/IPとの違いは何ですか?

A: OSIは理論モデル、TCP/IPは実装モデルです。TCP/IPはOSIの7層を4層にまとめて実際のインターネットで使われています。

Q: ネットワーク層って何してるの?

A: データを相手に届ける「道順」を決めています。たとえば、IPアドレスを使って最適なルートを選びます。

Q: アプリケーション層って具体的にどんなもの?

A: Webブラウザ、メール、LINEなど、ユーザーが直接操作するアプリの通信部分です。

Q: OSI参照モデルはどんな場面で役に立つのですか?

A: 通信トラブルが起きたときに、どの層で問題が発生しているのかを特定するのに役立ちます。たとえば、Webサイトが表示されないときに、物理層での断線なのか、アプリケーション層での不具合なのかを切り分けできます。

Q: OSIモデルの順番を覚えるコツはありますか?

A: はい、語呂合わせがあります。たとえば「ア・プ・セ・ト・ネ・デ・ブ(アプリケーション、プレゼンテーション、セッション、トランスポート、ネットワーク、データリンク、物理)」のように覚えると効果的です。

Q: OSIの下位層と上位層ではどんな違いがありますか?

A: 下位層(1〜3層)はネットワークの物理的な通信部分、上位層(5〜7層)はユーザーとのやりとりを担当します。4層のトランスポート層はその中間的な役割を持ちます。

Q: OSIモデルの各層は独立しているのですか?

A: 各層は独立した機能を持ちますが、上下の層と密接に連携しています。一つの層が完結した処理を行い、その結果を次の層に渡す仕組みです。

Q: トランスポート層の「TCP」と「UDP」の違いは何ですか?

A: TCPはデータを確実に届けるために確認や再送処理を行います。一方、UDPはスピード重視で確認をしません。動画配信やオンラインゲームではUDPが多く使われます。

理解度を確認する問題

OSI参照モデルにおいて、データを送る経路を選択する機能を担当する層はどれか。
A. トランスポート層
B. ネットワーク層
C. データリンク層
D. アプリケーション層

正解:B. ネットワーク層

関連論文や参考URL

“A Comparative Study of the OSI and TCP/IP Models”

概要: OSIモデルとTCP/IPモデルの違いを比較し、実用性と理論性の両面から評価しています。
結果: OSIモデルは教育・設計に適しており、TCP/IPは現実のネットワーク通信に最適化されていることが示されました。

まとめ

OSI参照モデルは、コンピュータ同士が通信する際の仕組みを7つの階層に分けた国際標準のモデルです。
各階層には異なる役割があり、下層は物理的な通信、上層はユーザーとのやりとりを担当します。
ネットワークの設計やトラブル対応、試験対策の基礎知識として非常に重要です。

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