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ネットワーク

【ネットワーク】通信機能の階層

OSI基本参照モデル

機種ごとにネットワーク通信機能の仕組みが異なっていると通信に大きな労力が掛かってしまいます。そこで、もっと簡単に通信が行えるようにコンピュータが通信機器が共通して備えるべき通信機能の仕組みをISO(国際標準化機構)が決めました。それがOSI基本参照モデルです。各階層は、上位層に対してサービスを提供し、通信相手の同位層とのプロトコルで会話を行います。`

階層化することによって、各階層のどれかを置き換えても他の階層には一切影響を与えないために、置き換えが可能になります。

OSI基本参照モデル
7層 アプリケーション層 メールやファイル転送、Webの閲覧など、具体的な通信サービスを提供する階層。それらに関係するプロトコルを規定
6層 プレゼンテーション層 文字コードや暗号などデータのフォーマットを変換する役割を持つ階層。それらに関係するプロトコルを規定
5層 セッション層 コネクション(通信)を確立したり切断したりするといった役割を持った階層。それらに関係するプロトコルを規定
4層 トランスポート層 通信を行う両端のコンピュータ間のデータ転送の処理のみを行う途中の経路部分に関しては考えてないので、エンドツーエンドのプロトコルとも言われる。(途中の経路に関してはネットワーク層が行う)具体的な役割は、エラー処理やフロー制御など通信の信頼性を確保する階層。それらに関係するプロトコルを規定(※TCPは信頼性を確保するがUDPは信頼性を確保しない)
3層 ネットワーク層 送信側から送り出されたパケットを、無事に受信側へ届ける役割を持っている。これを実現するためには、ネットワーク内の各コンピュータにアドレスがふられていなければ貼らず、ネットワーク層では、このアドレス体系を管理する。それらに関係するプロトコルを規定
2層 データリンク層 誤り制御や再送要求など、伝送制御手順に関するプロトコルを規定。隣接機器間で誤りのないデータ通信を行う。それらに関係するプロトコルを規定
1層 物理層 コネクタやケーブル、電気信号など、電気・物理的なレルのプロトコルを規定

 

TCP/IP

よく使われる&OSI基本参照モデルに対応しているプロトコルの集まりをTCP/IPといいます。そのうち重要なプロトコルであるTCP(トランスポート層)とIP(ネットワーク層)を中心にして構成されているので、TCP/IPと呼びます。つまり、TCPとIPはそれぞれプロトコルです。トランスポート層やインターネット層はコンピュータのOS内部の構造としてされています。またネットワークインターフェース層は、具体的には、デバイスドライバといったハードウェアを制御するためのプログラムが相当するがこれもOSの中に組み込まれるのが一般的です。アプリケーション層もプロトコルの実体はOSの中にあり、各アプリケーションからその機能が利用されています。
OSI基本参照モデル TCP/IPの階層モデル TCP/IPの主なプロトコル
アプリケーション層 アプリケーション層 HTTP,  FTP,  TELNET,  SMTP,  POP3,  NTP,  SNMP
プレゼンテーション層
セッション層
トランスポート層 トランスポート層 TCP, UDP
ネットワーク層 インターネット層 IP, ICMP, ARP
データリンク層 ネットワークインターフェース層 PPP, イーサネット
物理層

プロトコルの説明

HTTP

ホームページ閲覧の際に、サーバーとブラウザ間でデータをやりとりをするために用いられるプロトコル

FTP

ファイル転送を行うプロトコル

TELNET

遠隔ログインを行うプロトコル

SMTP

メールサーバー間でメールの転送を行プロトコル

POP3

メールサーバー上のメールをメーラが受信するためのプロトコル

NTP

インターネット上で複数のコンピュータの時刻を同期させるプロトコル

SNMP

ネットワークの管理を行うプロトコル

TCP

コネクション型通信であり、誤り検出・再送機能、フローコントロール機能などを備えて、信頼性の高いプロトコル

UDP

コネクションレス型通信、相手に届くことが確認されない信頼性の低いプロトコル

IP

IPアドレスを元にパケットを目的のコンピュータまで届けるプロトコル

ICMP

IPパケットの配送時の異常などを知らせるプロトコル(補助プロトコルと呼ばれている)

ARP

通信相手のIPアドレスからMACアドレスを調べるためのプロトコル

PPP

電話回線などを使い2つのネットワークを接続するためのプロトコル

イーサネット

世界中のオフィスや家庭で一般的に使用されている有線のLAN で最も使用されているプロトコル

TCP/IPプロトコルの動作

アプリケーション層の送りたいデータ(メッセージ)は、階層モデルを順番にしたへ辿っていきます。この時、各層で処理されるたびにその層の情報を表すヘッダがつけられます。トランスポートのヘッダ、ネットワーク層、ネットワークインターフェース層(データリンク層と物理層)のヘッダがつけられ、ネットワーク上に送り出されます。受信側では、データリンク層がパケットを受け取りネットワークインターフェース層のヘッダを取り外し読み込んでネットワーク層に渡します、ネットワーク層でも同様にネットワーク層のヘッダを取り外し読み込んでトランスポート層に渡します、最後にトランスポート層でトランスポート層のヘッダを取り外しアプリケーション層へ渡します。

プロトコルの階層 パケットの呼び方 宛先
アプリケーション層 ーーー ーーー
トランスポート層 セグメント ポートとホスト名
ネットワーク層 パケット IPアドレス
データリンク層
物理層
フレーム MACアドレス

 

LAN間接続装置の種類

LAN(Local Area Network)とは一つの施設内で用いられるネットワークのことです。ユーザーが主体となって運営・管理する

WAN(Wide Area Network)とは、広い範囲を結ぶネットワークのことです。電気通信事業者が関わる必要があります。

※二つの違いは、管理する人によって区別されます。

装置 役割
リピータ 信号を増幅して、ネットワークの伝送距離を延長する装置
ブリッジ、スイッチオンハブ 特定の端末に宛てたデータ(=フレーム)をMACアドレスを元にして中継する装置。接続された端末同士は、一つのネットワーク(同じネットワーク)(セグメント)を構成する
ルータ 特定の端末に宛てたデータ(=パケット)をIPアドレスを元にして中継する装置。ネットワークとネットワーク(異なるネットワーク)を繋ぎ、複数のルータを経由してデータを別のネットワーク上にある端末に届けることができる。
ゲートウェイ プロトコルの異なるネットワーク同士を接続する装置

 

OSI基本参照モデルとLAN間接続装置の種類

第7層  アプリケーション層 ゲートウェイ

 

第6層  プレゼンテーション層
第5層  セッション層
第4層  トランスポート層
第3層  ネットワーク層 ルータ
第2層  データリンク層 ブリッジ、スイッチオンハブ
第1層  物理層 リピータ

 

 

 

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