-ネットワーク基礎-OSI参照モデル【ネスペ・CCNA】

ここでは、ネットワーク基礎分野の『OSI参照モデル』について、理解を深めていきます。

OSI参照モデルとは

OSI参照モデルとは、異なるネットワークとの処理の手順（通信データの流れ）を7階層に分類し、各階層の役割を明確にし、処理を標準化したものです。
階層分けは、下記の7つです。
①物理層
②データリンク層
③ネットワーク層
④トランスポート層
⑤セッション層
⑥プレゼンテーション層
⑦アプリケーション層

次に、各層の特徴について説明します。

階層番号	層名	主な役割・特徴	代表的なプロトコル・機器
①	物理層（Physical Layer）	ケーブルや信号など、データをビット単位で物理的に伝送する。通信速度やコネクタ形状などを定義。	LANケーブル、ハブ、光ファイバ
②	データリンク層（Data Link Layer）	同一ネットワーク内での通信を担当。MACアドレスを使ってフレームを転送し、誤り検出や再送制御を行う。	Ethernet、PPP、スイッチ
③	ネットワーク層（Network Layer）	異なるネットワーク間の通信を実現。IPアドレスを使って経路選択（ルーティング）を行う。	IP、ICMP、ルータ
④	トランスポート層（Transport Layer）	アプリケーション間でデータをやり取りする。**信頼性（順序制御・再送・エラー制御）**を提供。	TCP、UDP、ポート番号
⑤	セッション層（Session Layer）	通信の開始・維持・終了を管理。セッションの再開や識別も担当。	NetBIOS、RPC など
⑥	プレゼンテーション層（Presentation Layer）	データの形式変換・圧縮・暗号化を行い、アプリケーションが理解できる形式に整える。	SSL/TLS、MIME、JPEG
⑦	アプリケーション層（Application Layer）	ユーザーに最も近い層。実際のアプリケーションサービスを提供する。	HTTP、DNS、SMTP、FTP

【①物理層】
物理層は、ケーブルや無線通信などのように、データをビット列単位で伝送するために必要なネットワークの物理的な仕様を定義する役割。
例：LANケーブル、ハブ、光ファイバなど。

【②データリンク層】
データリンク層は、同一ネットワーク内（同一セグメント内）でMACアドレスを用いて、データを確実に隣接ノードへ中継し、誤り検出や訂正を行う役割。


【③ネットワーク層】
ネットワーク層は、異なるネットワーク間で、IPアドレスにより、ルーティング（経路選択）を行い、データの終点までの転送を行う役割。

【④トランスポート層】
トランスポート層は、アプリケーション間（プロセス間）のデータ転送の仕組みを提供し、通信の信頼性を確保する役割。

【⑤セッション層】
セッション層は、アプリケーション間の通信セッション（会話）の確立・維持・切断（開始・維持・終了・再開）の管理を行う。

【⑥プレゼンテーション層】
プレゼンテーション層は、アプリケーションが扱うデータの表示形式（文字コード、画像形式など）を通信に適した共通形式に変換・符号化・暗号化・複合化を行う。

【⑦アプリケーション層】
アプリケーション層は、ユーザーが直接使用する各種ネットワークサービス（Web閲覧、電子メール、ファイル転送など）を提供する。

データの流れ（カプセル化・非カプセル化）

［送信側］
アプリケーション層
　↓
プレゼンテーション層（形式変換）
　↓
セッション層（通信管理）
　↓
トランスポート層（TCP/UDPで分割）
　↓
ネットワーク層（IPで経路選択）
　↓
データリンク層（MACで転送）
　↓
物理層（電気・光信号に変換）
　↓
［受信側：逆順で処理］

＜データを送受信する場合の一連の流れ＞

［送信者］各層の受け渡しのために、各層の情報をヘッダーに付け加えていく。
【⑦アプリケーション層】ユーザーがアプリケーション上で操作
【⑥プレゼンテーション層】相手に送るために、表示形式を変換
【⑤セッション層】相手とのセッションを確立
【④トランスポート層】データをどのように届けるかを決める
【③ネットワーク層】ルーティングにより、相手へ送るための経路を選択
【②データリンク】相手の宛先MACアドレスを特定
【①物理層】ケーブルやWifiにより、データを相手へ送信
［受信者］各層の受け渡しのために、各層の情報をヘッダーから取っていく。
【①物理層】ケーブルやWifiにより、データを相手から受信
【②データリンク層】受信するMACアドレスからデータを受取る
【③ネットワーク層】宛先のIPアドレスにデータを届ける
【④トランスポート層】データを受取る仕様（どのような仕様で送られているか）を確認する
【⑤セッション層】通信を行う
【⑥プレゼンテーション層】アプリケーション上で表示するために表示形式を確認する
【⑦アプリケーション層】ユーザーが相手から送られてきたデータをアプリケーションで確認する

学習のポイント

・ネスペ（ネットワークスペシャリスト）では「どの層の障害か」を特定する問題が多い
・CCNAでは「各層のデータ単位（PDU）」や「機器の動作層」を理解しておくと強い

層	データ単位（PDU）	主な機器
① 物理層	ビット（Bit）	ハブ、ケーブル
② データリンク層	フレーム（Frame）	スイッチ
③ ネットワーク層	パケット（Packet）	ルータ
④ トランスポート層	セグメント（Segment）	–
⑤〜⑦ アプリ層群	データ（Data）	PC、サーバ

確認問題