TCP/IPとOSI参照モデル
インターネット
ネットワーク通信の仕組みを階層で理解しよう！OSI7層とTCP/IP4層の対応関係は試験の定番問題だよ！
TCP/IPとOSI参照モデル
簡単にいうと
ネットワーク通信の仕組みを階層で理解しよう！OSI7層とTCP/IP4層の対応関係は試験の定番問題だよ！
① OSI基本参照モデル（7層）
国際標準化機構（ISO）が策定したOSI基本参照モデルは、ネットワーク通信の機能を7つの層（レイヤ）に分割して整理した概念モデルです。各層は下位層のサービスを利用し、上位層にサービスを提供するという階層構造を持ちます。
| 層番号 | 層名 | 主な役割 | 代表的なプロトコル・機器 |
|---|---|---|---|
| 第7層 | アプリケーション層 | ユーザが直接利用するサービスを提供 | HTTP、SMTP、FTP、DNS |
| 第6層 | プレゼンテーション層 | データの表現形式を変換（文字コード、暗号化、圧縮） | JPEG、MPEG、SSL/TLS |
| 第5層 | セッション層 | 通信の開始・維持・終了を管理 | NetBIOS、RPC |
| 第4層 | トランスポート層 | 端末間のデータ転送の信頼性を確保 | TCP、UDP |
| 第3層 | ネットワーク層 | 異なるネットワーク間のルーティング（経路選択） | IP、ICMP、ARP |
| 第2層 | データリンク層 | 同一ネットワーク内でのフレーム単位の転送 | Ethernet、PPP |
| 第1層 | 物理層 | 電気信号・光信号・電波など物理的な信号の伝送 | ケーブル、コネクタ規格 |
覚え方としては「ア（7）・プ（6）・セ（5）・ト（4）・ネ（3）・デ（2）・ブ（1）」のように頭文字を上から並べると記憶に残りやすいです。
② TCP/IP4層モデルとOSIの対応
OSI参照モデルは理論的な概念モデルですが、実際のインターネット通信ではTCP/IPプロトコル群が使用されています。TCP/IPモデルは4つの層で構成され、OSIモデルの7層と以下のように対応します。
| TCP/IP層 | 対応するOSI層 | 主な機能 |
|---|---|---|
| アプリケーション層 | 第7層＋第6層＋第5層 | アプリケーション固有の通信処理（HTTP、SMTP、FTPなど） |
| トランスポート層 | 第4層 | 端末間のデータ転送制御（TCP、UDP） |
| インターネット層 | 第3層 | IPアドレスによるルーティング（IP、ICMP） |
| ネットワークインタフェース層 | 第2層＋第1層 | 物理的な接続とフレーム転送（Ethernet） |
OSIの上位3層（7・6・5）がTCP/IPでは1つの「アプリケーション層」にまとめられ、下位2層（2・1）が「ネットワークインタフェース層」にまとめられている点が特徴です。
③ 各層の通信単位・識別子・接続機器
データがネットワークを流れるとき、各層で異なる呼び名（PDU: Protocol Data Unit）が使われ、異なる識別子で送り先を特定します。また、各層に対応したネットワーク機器が処理を担当します。
| 層 | 通信単位（PDU） | 識別子 | 対応するネットワーク機器 |
|---|---|---|---|
| 物理層（第1層） | ビット列（電気信号） | - | リピータ（信号増幅）、リピータハブ |
| データリンク層（第2層） | フレーム | MACアドレス（48ビット、機器固有） | ブリッジ、スイッチングハブ（L2スイッチ） |
| ネットワーク層（第3層） | IPパケット | IPアドレス | ルータ、L3スイッチ |
| トランスポート層（第4層） | TCPセグメント/UDPデータグラム | ポート番号 | - |
| 全層 | - | - | ゲートウェイ（プロトコル変換） |
MACアドレスは48ビット（6バイト）の物理アドレスで、ネットワーク機器（NIC: Network Interface Card）ごとに世界で一意に割り当てられています。IPアドレスが「住所」なら、MACアドレスは「身分証明番号」のような存在です。住所（IPアドレス）は引っ越せば変わりますが、身分証明番号（MACアドレス）は機器が存在する限り原則として変わりません。
接続機器のポイントとして、リピータ=第1層、ブリッジ/スイッチングハブ=第2層、ルータ=第3層、ゲートウェイ=全層という対応は頻出です。
具体例
OSI参照モデルの通信の流れを、手紙の郵送に例えてみましょう。
あなた（送信側）が友人（受信側）に手紙を送る場面を想像してください。
アプリケーション層（第7層）：手紙の内容を日本語で書きます。
プレゼンテーション層（第6層）：相手が英語圏なら英語に翻訳します（データ形式変換）。
セッション層（第5層）：「一連のやり取りの開始」を決めます（通信セッションの確立）。
トランスポート層（第4層）：長い手紙を複数の封筒に分割し、通し番号を振って順番どおり届くようにします（信頼性確保）。
ネットワーク層（第3層）：郵便番号と住所を封筒に記入し、どの郵便局を経由するかルートを決めます（経路選択）。
データリンク層（第2層）：封筒を郵便トラックに積み、次の中継地点まで確実に届けます（隣接ノード間転送）。
物理層（第1層）：トラックが道路を走って物理的に移動します（信号伝送）。
受信側では逆の順番（第1層→第7層）で開封・変換・組み立てが行われ、最終的に友人が手紙の内容を読むことができます。
OSI参照モデルとTCP/IP
試験のポイント
- ・要は「OSI7層とTCP/IP4層の対応、各層の接続機器（リピータ=1層、ブリッジ=2層、ルータ=3層、ゲートウェイ=全層）」
- ・各層のPDU名称（ビット→フレーム→IPパケット→セグメント）、識別子（MACアドレス=48ビット/IPアドレス/ポート番号）も重要
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