ネットワークの基礎（２）【プロトコル(OSI参照モデル)】

CCNAの試験に向けて学習中。
復習に見返せるようにメモしていきます。
ほぼ自分の勉強メモです。
過度な期待はしないでください。

プロトコル

プロトコルとは、データ通信を行うための手順や規則を定めたものです。
コンピュータ同士がデータをやりとりする際、データをどのような形式で、どのような手順で送るか
または、受け取るかを決める規則が必要になります。
なので、データ通信はプロトコルで決められた手順や規則に沿って実行して初めてネットワークが機能します。

また、ネットワークで使用されているプロトコルは一つではありません。
インターネットで検索したり、メールを送信したりする際には、それぞれ別の異なる複数のプロトコルが
使用されています。

そうした複数のプロトコルを階層的に構成したものを、プロトコルスタックまたはプロトコルスイートをいう。

そして、その際の階層化の考え方として、OSI参照モデルや、TCP/IPモデルがあります。

OSI参照モデル

• OSI参照モデルの概要

OSI参照モデルとは、機種が異なるあらゆるPC、ネットワーク機器、ソフトウェアがそれぞれ相互に接続
出来るようにISO（国際標準化機構）で定められたものをいう。
そして、OSI参照モデルに基づいて設計されたプロトコル群を、OSIプロトコルをと言います。

以前は、ネットワーク機器はベンダー（ネットワークメーカーの事を総じてこう呼ぶ）独自のプロトコルで通信をしていた為、
機器のベンダーが異なると通信出来ませんでした。
異なるベンダーでも通信が出来るように共通の仕様を考える必要があり、そこで生まれたのが、OSI参照モデルです。

• OSI参照モデルの7階層とその役割

OSI参照モデルは、通信を行う為の機能が７つの階層に分かれ、それぞれが役割を定められています。
各階層はレイヤと呼ばれ、上から順に、レイヤ７、レイヤ６となり、一番下がレイヤ１となります。
データを送信する際には、上の層から順番に各階層で、通信に必要な情報が付加されます。

※OSI参照モデルの各階層

７〜５が上位層、４〜１が下位層

・アプリケーション層
ユーザーが利用するアプリケーション間での通信に関して規定。
Web用のプロトコル、メール用のプロトコルといったユーザーが利用するアプリケーションで
使用するプロトコルで規定されています。
　

・プレゼンテーション層
通信する際の文字コードといった、データの表現方式に関して規定。
送信側が使用した独自の表現方式から、受信側で使用する表現方式に復元することで、
送信元と宛先の機器で使用するアプリケーションが異なった表現方式を利用していても通信出来る
ようになります。

・セッション層
通信の、開始、維持、終了を規定。
通信が開始して終了するまでを管理する一塊をセッションといい、
セッションが確率する事でアプリケーション間での通信が可能になる。

・トランスポート層
ノード間の通信を制御する為の機能を規定。
送信元から送信されたデータが欠けることなく宛先に届けるといった通信の信頼性に
関する機能が規定されています。

・ネットワーク層
複数のネットワークでエンドツーエンドの通信を可能にする機能を規定。
エンドツーエンドとは、通信を開始する送信元から最終的な宛先までの端末の間のこと。

ネットワーク層の機能により、データの届け先を識別する為に必要となるIPアドレスなどに関する
プロトコルが規定され、また複数の機器を経由する場合どういった経路を通れば良いかを
決定する機能が提供されています。

・データリンク層
直接接続されたノード間での通信を可能にする機能を規定。
直接接続されている機器間で、相手を識別する為のアドレスに関する規定やエラーの検出と
いった機能が提供されています。

・物理層
コンピュータ上で使用するデータの電気信号への変換や物理的な接続に関して規定。

OSI参照モデルのメリット

• 各階層に機能を分ける事で、ネットワーク設計者やアプリケーション開発者が各階層の役割を理解しやすい

• 標準化されている為、各ベンダーの製品やプロトコルを組み合わせて設計や構築が可能

• プログラムの開発や改修が容易

• 階層が別れている為、問題の早期切り分けや解決が可能

カプセル化と非カプセル化

• カプセル化

上位層のプロトコルのヘッダ + データをデータとして、その階層のヘッダを付加して下位層に渡すことを
カプセル化といいます。

各階層でデータを送信する際に必要な情報は、ヘッダという形でデータの先頭に付与されます。
なので、通信データは、ヘッダ + データの形式で送られます。
ただし、データリンク層ではデータの後ろにトレーラもつきます。

階層ごとにヘッダの形式や設定する情報が異なる為、各階層でヘッダを作成し、上の階層から渡された
ヘッダ + データをデータとして、新たにヘッダを付加して通信データを作成します。

• 非カプセル化

受信側では、送信側とは逆に下の階層から上の階層に向かって通信データが渡されます。
下位層のデータから、その階層のヘッダを取り除き、データを上位層に渡すことを、
非カプセル化といいます。

PDUとペイロード

PDUとは、各階層で扱う通信データの単位のこと。

レイヤ4で扱う通信データをセグメントといい、レイヤ3で扱う通信データをパケット、
レイヤ2で扱う通信データをフレームをいいます。

そして、各階層で取り扱うPDUから、その層のヘッダを取り除いた部分を、
ペイロードと言います。

過去投稿記事

ネットワークの基礎（１）【接続形態と通信方法】