ネットワーク基礎

ネットワークの基礎 ~OSI参照モデル~

プロトコル

  • 通信におけるルール
  • 送受信側で同一のプロトコルでなければデータの疎通がうまくいかない
  • 通信プロトコル中には、たくさんのプロトコルが存在する

プロトコルスタック

  • 通信における様々なプロトコルを役割ごとに分けたもの
  • ネットワークアーキテクチャ、プロトコルスイートとも呼ばれる
  • 異なる機種間でも通信できる世界標準プロトコルスタック→OSI参照モデル
  • OSI=Open Systems Interconnection
  • ISO(International Organization for Standardization)によって策定

OSI参照モデルの各層

  • レイヤごとにプロトコルの切り分け→階層化

アプリケーション層(レイヤ7)

  • アプリケーション固有のルール

プレゼンテーション層(レイヤ6)

  • ユーザが見て触れるデータのルール

セッション層(レイヤ5)

  • アプリケーション間の接続のルール

トランスポート層(レイヤ4)

  • 通信の信頼に関するルール

ネットワーク層(レイヤ3)

  • エンドツーエンドの通信に関するルール

データリンク層(レイヤ2)

  • 隣接ノード間の通信に関するルール

物理層(レイヤ1)

  • 機器や電気信号に関するルール

各層の詳細

物理層(レイヤ1)

機器や電気信号に関するプロトコル群

  • ケーブルの長さ・種類に関するルール
  • 電圧レベル・電圧変化に関するルール
  • 通信速度・電気信号の符号化に関するルールetc
  • 2つのノード間で確実に通信するために必要なプロトコルが定義される

データリンク層(レイヤ2)

隣接ノード間の通信に関するプロトコル群

  • データの送信元と宛先の識別方法に関するルール(物理アドレス)
  • データ衝突の検知や回避に関するルール
  • 送出するためのデータ加工に関するルールetc

ネットワーク層(レイヤ3)

エンドツーエンドの通信に関するプロトコル群

  • データの送信元と宛先の識別方法に関するルール(論理アドレス)
  • 経路選択の方法に関するルール
  • データの送出方法に関するルールetc
  • データの送信元と宛先を結ぶ通信経路全体→エンドツーエンド

トランスポート層(レイヤ4)

通信の信頼に関するプロトコル群

  • 確実な伝送orスピードどちらをとるか
  • 異常があった時の対処に関するルール
  • 通信量の調節に関するルールetc

セッション層(レイヤ5)

アプリケーション間の接続に関するプロトコル群

  • 二者間の接続開始から終了までのルール
  • 接続の維持や回復に関するルール
  • 接続情報の管理に関するルールetc

プレゼンテーション層(レイヤ6)

ユーザが見て触れるデータのプロトコル群

  • 文字コードに関するルール
  • 画像や動画に関するルール
  • データの圧縮や暗号化に関するルールetc

アプリケーション層(レイヤ7)

アプリケーション固有のプロトコル群

  • 電子メールの送受信に関するルール
  • メールサーバの利用に関するルール
  • 添付ファイルの送信に関するルールetc

カプセル化/非カプセル化

  • 送信データはOSI参照モデルの高レイヤ→低レイヤへと順に処理され、レイヤ1で信号として伝送される=カプセル化
  • 送信データを各レイヤで処理していく際、ヘッダという制御情報を付加する
  • データリンク層では、トレーラと呼ばれるエラーチェック用の情報も付加する
  • 受信データは各レイヤで処理していくごとに、付加されたヘッダ(+トレーラ)を外される=非カプセル化
  • データ+ヘッダ(+トレーラ)の単位=PDU(Protocol Data Unit)
  • PDUはどのレイヤで付加されているかで呼び名が変わる
  • 特に、フレーム(L2:データリンク)・パケット(L3:ネットワーク)・セグメント(L4:トランスポート)は重要

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