ネットワークとは?②【プロトコル・OSI参照モデルとは?】

インフラエンジニア

こんにちはマサです!

前回、「ネットワークの構成」と「LAN、WAN、インターネットの違い」についてご紹介しました。
今回はもう少し深掘りして、ネットワークの仕組みについてご紹介いたします。

ネットワークの仕組みも、初心者には理解しずらい単語が多く出てくるので、できるだけわかりやすく解説いたします。

今回重要となる単語が「プロトコル」と「OSI参照モデル」です。
「プロトコル」と「OSI参照モデル」の内容を理解しましょう!

プロトコルとは?

プロトコルとはデータ通信をする時のルールのことです。
コンピュータ同士でデータのやり取りをする場合は手順や規格が違う場合、上手くデータのやり取りができません。

例として文字化けがわかりやすいと思います。
例えば「あいうえお」という文字は、人間から見ると「あいうえお」と見えていますが、コンピュータからは2進数の文字コードで認識しています。

つまり文字コードが違う場合に文字化けが起こります。
このような事が起きないように共通のプロトコル(ルール)が必要になります。 

ネットワークの世界では、共通のプロトコルを持つことを「標準化」と表現します。

文字コード・・・コンピュータ上で文章を使用するために、個々の文字に割り当てられた表現のことです。現在、日本では「UTF-8」や「JISコード」、「EUC-JP」などが使われている。

プロトコルが必要になったきっかけは各ベンダーが独自プロトコルを作って、そのベンダー同士では通信できるけど、別のベンダーと通信が出来ない状況になったよ。
異なるベンダー同士でも通信できるように通信ルールを決めようってなって世界共通のプロトコルが誕生したよ!!

OSI参照モデル

OSI参照モデルとはISO(国際標準化機構)が作ったデータ通信のプロトコルです。
データ通信を7つの階層で分けて構成されていて、層はレイヤーと呼ばれています。

各層(レイヤー)ごとに役割が分かれていいて、各層(レイヤー)が独立してデータを伝送しています。
データは送信側からレイヤー7→1に渡されて、受信側がレイヤー1→7と順番よくデータが渡されて、受信側がデータを受取ることができます。

カプセル化・・・送信側がレイヤー7→1に順番よくデータを渡すために「ヘッダ」をつけて、下位レイヤーにデータを渡すことをカプセル化といいます。

非カプセル化・・・受信側がレイヤー1→7に順番よくデータを渡すために「ヘッダ」をはずして、上位レイヤーにデータを渡すことを非カプセル化といいます。

第7層 アプリケーション層
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
第2層 データリンス層
第1層 物理層

各層ごとに深掘りする前に、ざっくりとした各層の役割はこちらです。

第7層 アプリケーション層

ユーザーがアプリケーションにネットワークサービスを提供する層(レイヤー)です。
処理されたデータが「ヘッダ」として付けられて下層(プレゼンテーション層)にデータが渡されます。
全ての階層の「ヘッダ」が付けらてデータが送信されます。
アプリケーション層の主なプロトコルにはSMTP(電子メール)、FTP(ファイル転送)、HTTP(Webページ)などがあり、アプリケーションによってさまざまなプロトコルを使います。

第6層 プレゼンテーション層

ハードウェアやOSによるデータ形式の違いを、ネットワーク共通の表現形式に変換をして転送をする役割です。
文字コートなどで文字化けを発生させないようにしているのがプレゼンテーション層です。
また、セキュリティの面でも圧縮や暗号化の役割もプレゼンテーション層が行っています。

第5層 セッション層

アプリケーション間でのセッションの確立から切断までの通信の一連の手順を管理します。
セッションが確立することでデータ伝送が可能な状態になります。

第4層 トランスポート層

信頼性の高いデータ伝送を提供します。
確認応答やフロー制御を行い、送信元から送られたデータが送信先に確実に届ける役割を担っています。
TCPやUDPなどのプロトコルを使ってデータ伝送を行います。

TCP・・・コネクション型で通信先とデータのやりとりをして応答があるのかを確認する、信頼性の高い通信プロトコル

UDP・・・コネクションレス型で一方通行でデータを送信、転送速度は早いが信頼性が低い通信プロトコル

第3層 ネットワーク層

多くのネットワークが配置されているコンピュータ同士でのデータ伝送を可能にします。
ネットワーク層の1つ目の役割はアドレッシング(送り先を認識すること)、2つ目はルーティング(適切なネットワーク経路を選択すること)です。
ネットワーク層ではIPアドレスを使用して、データの送信先と送信元を特定します。

第2層 データリンス層

直接接続されたノード同士の通信するための仕様を決めています。
各ノードにMACアドレスを割り当て、MACアドレスをもとに誰から誰に伝送されたデータなのかを判断し、データ伝送中のエラー検出の役割もあります。

第1層 物理層

物理層はコンピュータが理解できるデジタルデータとケーブルの電気信号を双方に変換する役割です。
通信媒体には同軸ケーブルや光ファイバーケーブル、無線などがあります。

第7~1層(レイヤー)のまとめ
・「ア」アプリケーション層
・「プ」プレゼンテーション層
・「セ」セッション層
・「ト」トランスポート層
・「ネ」ネットワーク層
・「デ」デ-タリンク層
・「ブ」物理層

ネットワークは奥が深いです。
私がネットワークを勉強した時に使った本とサイトを紹介します。

内容は博士とネット君が会話形式で勉強していく流れになっていて、
イラストも多いので具体的にイメージしやすい内容になっています。

すごくわかりやすい本とサイトなので、詳しく勉強したい方におすすめです。

サイト:3分間 NetWorking

今回のまとめ

・プロトコルとはデータ通信をする時のルールのこと
・OSI参照モデルの各層(レイヤー)がどのような役割をしているのか理解しよう

今回「プロトコル」と「OSI参照モデル」についてざっくり理解していただけたと思います。
次回、「TCP/IP」と「OSI参照モデル」の違いについてご紹介します。

ネットワークは本当に奥が深いです。
しかっり勉強をしたい方やエンジニアの方は本などで勉強することを強くオススメします。

最後まで読んでいただきありがとうございました。

コメント

タイトルとURLをコピーしました