OSI参照モデルとは？TCP/IPモデルとの違いと7階層の役割

はじめに

OSI参照モデルは、ネットワーク通信を7つの階層に分けて整理する考え方です。階層名を暗記するための表ではなく、通信のどの機能を、どの役割が担当するのかを理解するために使います。

実際のインターネット通信ではTCP/IPが使われます。OSI参照モデルとTCP/IPモデルは階層数が異なりますが、通信機能を役割ごとに分けて考える点は共通しています。この記事では、7階層の役割とTCP/IPモデルとの対応に範囲を限定して解説します。

OSI（Open Systems Interconnection）参照モデルとは、コンピュータ同士の通信に必要な機能を7階層へ分けた概念モデルです。

ネットワーク通信には、アプリケーションがデータを作る処理、通信相手まで届ける処理、隣接機器へ転送する処理、信号として送る処理などがあります。これらを一つの仕組みとして扱うと、技術の変更や問題の切り分けが難しくなります。

そこで、各階層が一つの役割を担当し、隣接する階層へデータを受け渡す形で通信を整理します。例えば通信媒体をLANケーブルから光ファイバーへ変えても、上位のアプリケーションまで作り直す必要はありません。

上位層ほどアプリケーションに近く、下位層ほど実際の転送媒体に近くなります。各層の詳細を一度に覚えるより、「利用者に近い処理か、相手へ届ける処理か、信号として送る処理か」という役割から捉える方が理解しやすくなります。

各階層で働く代表的な機器を、扱う情報と中継範囲から比較したい場合は、「ネットワーク機器の種類と違い｜OSI階層と役割を分かりやすく解説」を参照してください。

OSI参照モデルは通信に必要な機能を7階層で整理します。一方、TCP/IPモデルは、インターネットで使われるプロトコルを実装上のまとまりから整理したモデルです。

両者は階層数も区切り方も異なるため、完全に一致するわけではありません。OSI参照モデルは通信機能の役割を細かく理解するために使い、TCP/IPモデルは実際のプロトコル群を整理するために使うと考えると分かりやすくなります。

例えばTCPとUDPは、OSI参照モデルでもTCP/IPモデルでもトランスポート層に位置します。違いは、「トランスポート層とは？役割とTCP・UDPの違いを分かりやすく解説」で解説しています。

送信側では、アプリケーション層から下位層へデータを渡します。各階層は、自分の処理に必要な情報をヘッダーとして付加します。この処理がカプセル化です。

受信側では、物理層から上位層へデータを渡しながら、各階層が自分のヘッダーを読み取り、取り除きます。この処理を非カプセル化と呼びます。

物理層はヘッダーを追加するのではなく、最終的なビット列を電気信号、光信号、無線信号として送受信します。送信側と受信側で逆向きの処理を行うことで、元のデータが相手のアプリケーションへ届きます。

送信端末でデータをカプセル化し、ルーターを経由して受信端末で非カプセル化する具体的な流れは、「TCP/IP通信の仕組みとは？送信から受信までの流れを分かりやすく解説」で解説しています。

階層化の利点は、技術を役割ごとに変更できることです。下位層の通信媒体を変更しても、上位層の処理をそのまま利用できます。

障害の切り分けにも役立ちます。信号が届いていないのか、隣接機器へ転送できないのか、宛先までの経路を判断できないのかを階層ごとに確認できます。

OSI参照モデルは、実際の通信をそのまま実装した仕様ではありません。ネットワーク技術や障害を「どの役割の問題か」で整理するための共通のものさしです。

OSI参照モデルは、ネットワーク通信に必要な機能を7階層へ分けた概念モデルです。

階層名だけを暗記するのではなく、通信のどの役割を担当しているかを理解することが重要です。