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OSIモデル：ネットワーク通信のための7層フレームワーク

コンピュータネットワークの機能を7つの抽象化層に整理する概念的フレームワーク。教育、プロトコル設計、トラブルシューティングに用いられ、TCP/IPモデルとは異なる。

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OSIモデル（Open Systems Interconnection model、開放型システム間相互接続モデル）は、コンピュータネットワークを抽象化層の積み重ねとして整理する概念的フレームワークである。通信という課題を7つの論理層に分割し、ネットワーク上の2地点間でデータがどのように送信されるべきかを説明する。この階層的な見方は、異なる抽象化層がどのように協働するか、また個別の通信プロトコルを共通の構造の中でどのように位置付け、比較できるかを、技術者や学生が理解する助けとなる。

OSIモデルの中心的な考え方は、関心事を分離することである。各層は定義された役割を担い、下位層のサービスに依存しながら、上位層にサービスを提供する。この分離は、モジュール化された設計、ベンダー間の相互運用性、より明確なトラブルシューティング手順を促進する。スタックを下方向へ渡されるデータには、層固有のヘッダー（場合によってはトレーラーも）が付加され、最下層では物理媒体上の生のビットとなる。

7層とその役割

  • アプリケーション層（第7層）：エンドユーザー向けアプリケーションとの接点。例としてウェブブラウザや電子メールクライアントがあり、プロトコルにはHTTP、SMTPがある。
  • プレゼンテーション層（第6層）：データ表現、変換、暗号化、圧縮を担う。MIME、文字エンコーディング、TLSの機能などを扱う。
  • セッション層（第5層）：アプリケーション間のセッションまたは対話を確立、管理、終了する。同期およびチェックポイント機能を提供する。
  • トランスポート層（第4層）：エンドツーエンド通信、信頼性、フロー制御を担う。一般的なプロトコルはTCP（信頼性あり）とUDP（信頼性なし）である。この層のPDUはしばしばセグメントと呼ばれる。
  • ネットワーク層（第3層）：複数ネットワークにまたがるパケットの論理アドレッシングとルーティングを担う。IPおよびルーティングプロトコルが例である。
  • データリンク層（第2層）：同一物理リンク上のノード間データ転送、誤り検出、フレーミングを担う。EthernetやPPPが例であり、データ単位はフレームである。
  • 物理層（第1層）：電気、光、無線の信号、ケーブル、コネクター、物理トポロジーなどの物理媒体を通じて、生のビットを伝送する。

OSIモデルは1980年代に国際標準モデルとして歴史的に開発されたものであり、単一のプロトコルスイートではなく理論的な参照モデルである。実際のインターネットアーキテクチャは、一般により簡潔なTCP/IPモデルで説明される。しかし、その明確さと粒度のため、OSI層は教育、プロトコル分類、体系的なトラブルシューティングにおいて依然として広く利用されている。

実用面では、障害が発生した場所の特定、たとえば物理ケーブルの問題かアプリケーション層のエラーかを切り分けること、プロトコル設計の指針、相互運用性の文書化などに用いられる。なお、他のモデルでは一部のOSI層が統合されたり異なる形で扱われたりする。たとえば、多くの現代的な実装ではプレゼンテーション層とセッション層の機能がアプリケーション層に組み込まれている。また、プロトコルデータ単位の名称も層に応じてビット、フレーム、パケット、セグメントへと変化する。

OSIモデルは概念的な道具として広く教えられ、引用されている。導入されたシステムが別の実用的アーキテクチャに従う場合でも、ネットワークの挙動の理解、プロトコルの比較、技術文書の整理にとって価値を保ち続けている。

関連項目

著者

AlegsaOnline.com OSIモデル：ネットワーク通信のための7層フレームワーク

URL: https://ja.alegsaonline.com/art/73371

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