OSI基本参照モデルと7階層
標準約 42 分8 用語過去問 3 題
この単元の目標
- OSI基本参照モデルが通信の機能を層に分ける理由と、層の番号の数え方を説明できる。
- 第1層から第7層までの各層が受け持つ役割を、層の番号と結び付けて言える。
- 隣り合う層どうしで取り違えやすい役割を、扱う範囲や対象の違いで区別できる。
用語総表（8 語）
用語
OSI基本参照モデルは、コンピュータどうしの通信に必要な機能を 7 つの階層 に分けて整理した、ISO が定めた国際的な枠組みである。
通信の手順や形式についての取り決めを通信プロトコルといい、各層はそれぞれの役割に応じたプロトコルで動く。各層はすぐ下の層の機能を使い、すぐ上の層に機能を提供するので、ある層の方式を入れ替えても他の層への影響を小さく抑えられる。層は下から第1層、第2層と数え、番号が小さいほど信号の伝送に近く、大きいほど利用者のアプリケーションに近い。
たとえ荷物の配送を、梱包する係、伝票を書く係、運ぶ係に分けるようなものである。係ごとの受け渡しの決まりさえ守れば、運ぶ手段をトラックから鉄道に替えても梱包のやり方は変えなくてよい。
覚え方OSI は Open Systems Interconnection (開放型システム間相互接続) の略。7 層の並びは、上の層から頭の音をつないだ「アプセトネデブ」で確かめられる。
出題のポイント
- 出題通信プロトコルは通信の手順や形式の取り決めであり、作ったメーカや OS が違う機器どうしでも、同じプロトコルに従えば通信できる。
- 出題上位の層のプロトコルは、下位の層のプロトコルが提供する転送の機能を使って動く。このため 1 回の通信でも、複数の層のプロトコルが重なって同時に働く。
- 混同注意OSI基本参照モデルは 7 層から成る参照用の枠組みであり、インターネットで実際に使われる TCP/IP の階層モデルは層の数がこれより少ない。
この用語の過去問 2 題 OSI基本参照モデル →
物理層は OSI基本参照モデルの第1層で、0 と 1 のビットを電気信号や光、電波に変えて伝送媒体に流す層である。
ケーブルやコネクタの形状、信号の電圧やタイミングといった、物理的な接続の規格を受け持つ。流すビット列が何を意味するかは扱わない。弱まった信号を増幅して届く距離を延ばすリピータは、この層で働く機器の例である。
たとえ車が走れるように道路を舗装する工事のようなもの。どの車が何を運ぶかには関わらない。
覚え方物理という名のとおり、手で触れられるケーブルや端子が主役の、いちばん下の段。
出題のポイント
- 混同注意物理層はビットを信号として流すだけであり、どの機器宛てのデータかを見分ける働きは第2層以上の層が受け持つ。
データリンク層は第2層で、ケーブルなどで直接つながった機器どうしの間でデータを確実に受け渡す層である。
ネットワークにつながる機器をノードと呼び、この層はビット列をフレームというまとまりにして、隣り合うノードの間で送る。宛先の識別には機器ごとに割り当てられた MACアドレス を使い、伝送中に生じた誤りの検出も行う。フレームの宛先 MACアドレスを見て送り出す口を選ぶスイッチングハブは、この層の機器である。
たとえ同じ建物の中で、部屋番号を見て隣の部屋へ書類を手渡す係のようなもの。
覚え方link は鎖の輪のつなぎ目。輪 1 つ分、つまり隣どうしの区間を受け持つと結び付ける。
出題のポイント
- 混同注意データリンク層が届けるのは同じネットワーク内の隣接ノードまでであり、ネットワークをまたいで先へ運ぶ経路の選択は第3層の役割である。
ネットワーク層は第3層で、複数のネットワークをまたいで、離れた相手まで届く経路を選んでデータを送る層である。
宛先までの経路を選ぶ働きをルーティングといい、データはパケットという単位で送られる。宛先の識別には IPアドレス を使う。ネットワークどうしを結ぶルータが、この層でパケットの中継先を判断する機器である。
たとえ住所を見て、どの中継所を通せば届くかを決める配送センターのようなもの。
覚え方ネットワーク (網) どうしを結ぶ層。ルーティングの route は「道順」の意味。
出題のポイント
- 混同注意ネットワーク層は相手の端末まで届く経路を決める層であり、端末と端末の間の転送そのものを管理する働きは第4層が受け持つ。
トランスポート層は第4層で、送信側と受信側の端末の間のデータ転送を管理し、必要に応じて欠落や順序の乱れを補って信頼性を確保する層である。
代表的なプロトコルの TCP では、途中で失われたデータの再送や、届いた順番の並べ替えによって、端末どうしの間の転送を整える。端末の中のどのアプリケーションの通信かはポート番号で区別する。
たとえ分けて送った荷物が全部そろったかを受け取り側で確かめ、足りない箱を送り直してもらう検品係のようなもの。
覚え方transport は「運送」の意味。荷物を発送元から届け先まで運び切る運送業と結び付ける。
出題のポイント
- 混同注意ポート番号は、1 台の端末の中で届いたデータをどの処理に渡すかを区別する出入口の番号であり、ネットワーク上の機器の住所に当たる IPアドレスとは役割が異なる。
セション層は第5層で、通信を始めてから終えるまでの一連のやり取り (セション) を管理する層である。
通信相手との間でセションを確立し、途中に区切りとなる同期点を設け、最後に終了の手続きを取る。どちらが送る番かといった、やり取りの進め方を調整するのもこの層の役割である。
たとえ電話で「もしもし」と話し始め、用件の区切りを確かめ、「失礼します」で切るまでの段取りに当たる。
覚え方session は「1 回の会合」。会議の開会から閉会までを仕切る司会役と結び付ける。
出題のポイント
- 混同注意トランスポート層は端末と端末の間のデータ転送を管理する層であり、セション層はその上で、やり取りの開始から区切りを経て終了するまでの流れを管理する層である。
プレゼンテーション層は第6層で、文字コードや画像の形式など、データの表現形式を送受信の双方で通じる形にそろえる層である。
送り手と受け手でデータの表し方が違っても正しく読めるよう、共通の形式への変換を受け持つ。データの圧縮や暗号化も、この層の役割の例として挙げられる。
たとえ話の中身を変えずに、相手に通じる言葉へ置き換える通訳のようなもの。
覚え方presentation は「見せ方」。中身ではなく、見せ方である形式を整える層と結び付ける。
出題のポイント
- 混同注意プレゼンテーション層が扱うのはデータの表し方であり、メールや Web 閲覧といったサービスそのものを提供するのは第7層である。
アプリケーション層は最上位の第7層で、利用者が使うアプリケーションに、メールやファイル転送などの通信サービスを提供する層である。
用途ごとに専用のプロトコルがあり、例えば Web ページの閲覧には HTTP、メールの送信には SMTP が使われる。利用者に最も近い層で、ここで作られたデータは下の層へ順に渡されて相手に送られる。
たとえ店でお客と直接やり取りする受付窓口のようなもの。裏の配送の仕組みを窓口の担当が知らなくても、注文は届く。
覚え方application は普段操作するアプリのこと。そのアプリにいちばん近い最上段と覚える。
出題のポイント
- 出題インターネットで使われるメール配信やファイル転送といった用途ごとのアプリケーション層のプロトコルは、その下で共通の土台となる TCP/IP の機能を使って通信する。
この用語の過去問 1 題 アプリケーション層 →
「プレゼンテーション層」と「アプリケーション層」の違い
要点
- OSI基本参照モデルは通信の機能を 7 つの階層に分けた ISO の枠組みで、層は下から第1層と数える。
- 番号の小さい層ほど信号の伝送に近く、番号の大きい層ほど利用者のアプリケーションに近い。
- 各層は下の層の機能を使って上の層に機能を提供するため、ある層の方式を替えても他の層への影響が小さい。
- ルータのように途中で中継する機器は主に第3層までの情報を見て転送し、第4層から上の処理は主に通信する両端の端末が受け持つ。
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