ネットワークの階層(OSIモデル)

ネットワークの当初の目的はコンピュータ、装置をつなげることでしたが、各社が独自のネットワークを開発していくと、ネットワーク接続が簡単にできなくなるため、共通化に向けてネットワークの統一モデルが作成されました。そのモデルのことをOSI(Open Systems Interconnection)モデルと呼びます。OSIモデルは7つの階層に分けられており、それぞれのモデルの役割が定義されています。

OSIモデルの概要

国際標準化機構により策定されたコンピュータの通信機能を階層ごとに分類したモデルです。通信の階層を7階層に分けて表現されています。低層の方がハードウェア寄りで、高層になるとソフトウェアについての分類になります。

OSIモデルの概要

同様のモデルに4階層に分類されたTCP/IPプロトコルもありますが、OSIモデルの内容をベースに具体的な通信方法として規定しているものになります。

物理層

信号を伝達するために必要な物理的な内容について定義されています。
具体的には、電圧レベル、切り換わりタイミング、伝送レート、伝送距離、コネクタの形状などについて定義されています。

データリンク層

データリンク層では、物理層とネットワーク層の橋渡しを実施するために必要なプロトコルなどを定義されています。物理的なアドレス、データフレームのチェック、送受信のフロー管理、対応トポロジーなどが定義されています。
物理層で受信したデータのフレームを確認して問題があればネットワーク層に対してエラーを送信したり、ネットワーク層から送信するデータを受信したとしても、送信先が受信可能な状態になっていなければ待機したりするなどのフロー制御を実施しています。

ネットワーク層

ネットワークアドレス(MACアドレスとは異なる)が定義され、通信経路の選択が可能になります。イーサネットスイッチなどを使用してデータを送受信する際には、ネットワーク層で経路が決定されて転送されます。

トランスポート層

トランスポート層ではセッション層からのデータをネットワーク層に対応して効率よく橋渡しする方法を定義されています。物理的には1回線の回路を仮想的に複数回線としてみなし、ネットワークごとに仮想回線を確立・監視・切断しています。
伝送データのエラー時にはエラー修復のためのリトライ要求の管理などもトランスポート層で定義されています。

セッション層

セッション層ではアプリケーション層からのプロセスの開始・終了などの管理を行っており、コマンドレスポンス方式では、どこまでがやり取りになるのかを管理しています。

プレゼンテーション層

プレゼンテーション層ではアプリケーション層で送信するデータが構文の違いを意識しないでもよいように、符号化や暗号化を行いセッション層に送信しています。プレゼンテーション層で変換して転送したデータは受信側で再変換して正常に復元し、アプリケーション層で正しく認識できることを保証しています。

アプリケーション層

アプリケーション層はユーザインターフェースとして定義されています。通信先の識別や通信の同期などの機能を管理しています。

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