複数のデバイスが相互に確実に通信できるようにするには、標準を持つことが不可欠です。 1 つの標準を作成するのはそれほど難しいことではありませんが、現実的にはそれ以上のものが必要です。 連携できる複数の標準を用意するには、ターゲットを絞った標準によって重要な役割を果たせるように、十分に理解されたフレームワークを用意することが重要です。
OSI モデルは、アプリケーションがネットワーク接続を介して他のデバイスと通信できるようにするために必要な 7 つの通信レイヤーのセットを記述するフレームワークです。 重要なことに、このモデルはどの標準にも基づいていません。つまり、プロトコルが時代遅れになったときに必ずしも古くなったり、交換する必要があるわけではありません。
それにもかかわらず、同じトピックに関するバリエーションを持つ他のモデルが公開されており、そのうちのいくつかは本質的に非公式に OSI モデルに統合されています。 他の多くのモデルは、TCP/IP などの現在使用されているプロトコルをより適切に反映する方法で、一部のレイヤーを簡素化します。
レイヤーは、メディア レイヤーとホスト レイヤーの 2 つのグループに分けられます。 メディア層は、宛先への接続を介したデータの実際の送信に関連しています。 ホスト層は、送信する必要があるデータとそのフォーマット方法に関連しています。 メディア層は、物理、データリンク、およびネットワークです。 ホスト層は、トランスポート、セッション、プレゼンテーション、およびアプリケーションです。 レイヤーには、それぞれ 1 ～ 7 の番号が付けられています。 各レイヤーは、その下のレイヤーと直接やり取りするだけで、上のレイヤーがやり取りするための機能を提供します。
レイヤー 1: 物理レイヤー
物理層は、2 つのデバイス間のデータの送受信を担当します。 データを構成するデジタル ビットを、それぞれのトランスポート メディアで使用される信号に変換します。 特定の媒体がないため、電気信号、光信号、または無線信号を使用できます。 理論的には、これらに限定されているわけではなく、オーディオ、フラグ、またはその他のデータ転送方法を使用できます。
物理層でバイナリ 1 または 0 を構成するものの正確な特性を定義するのは、特定のプロトコル次第です。 また、転送メディアを決定するのは特定のプロトコル次第です。 物理コネクタの場合、これには、電気ピンの数、位置、形状、およびデバイス間の接続方法が含まれます。 物理層をカバーするプロトコルの例としては、Bluetooth、イーサネット、および USB があります。
第 2 層: データ リンク層
データ リンク層は、2 つの直接接続されたデバイスの構造を提供します。 これらのデバイスは、同じネットワークおよびコリジョン ドメイン上にあります。 コリジョン ドメインの要因は、この層がネットワーク スイッチによってデコードされ、使用されますが、ネットワーク ハブでは使用されないことを意味します。 接続された 2 つのデバイス間の接続を確立および終了し、物理層のエラーを検出し、可能な場合は修正するように設計されています。
このレイヤーは、IEEE 802 モデルでは 2 つのサブレイヤーとして記述されています。 媒体アクセス制御 (MAC) 層と論理リンク制御 (LLC) 層。 MAC 層は、デバイスが伝送媒体へのアクセスとデータ伝送の許可を取得する方法を制御します。 LLC 層は、ネットワーク層プロトコルをカプセル化し、エラー チェックとフレーム順序を提供します。
イーサネット、Wi-Fi、および Bluetooth はすべて、データ リンク層をカバーするプロトコルの例です。 コンピュータのネットワーク インターフェイスの MAC アドレスは、データ リンク層に関連付けられています。
レイヤー 3: ネットワーク層
ネットワーク層は、ネットワーク間でパケットを送信する機能を提供します。 ネットワーク層は、ネットワーク パケットの宛先アドレスを提供します。 それでも、そこに到達する方法は定義されておらず、ネットワークに任せています. IP アドレスは、ネットワーク層アドレスの一例です。 メッセージ配信は、ネットワーク層での信頼性が保証されていません。 ただし、ネットワーク層プロトコルは、信頼性の高いメッセージ配信の方法を実装できます。
レイヤー 4: トランスポート層
トランスポート層は、送信される実際のデータ シーケンスを構築します。 接続リンクの最大伝送単位 (MTU) 内に収まるような形式でデータを構築します。 MTU は、すべてのヘッダーを含む、パケットの最大バイト数です。 パケットが大きすぎる場合、複数のパケットに分割して順番に送信します。
トランスポート層は、オプションで、あたかも単一の直接接続であるかのように、完全なリンク全体でソースと宛先の間のリンクの信頼性を制御できます。 UDP などの一部のトランスポート プロトコルは、信頼性メソッドを適用しません。 対照的に、TCP のような他のものには、エラーを検出し、ドロップされたパケットを再送信する機能があります。
レイヤー 5、6、および 7: セッション、プレゼンテーション、およびアプリケーション層
レイヤー 5、6、および 7 は一般に、より最新の通信モデルにグループ化され、「アプリケーション」レイヤーとしてインターネット プロトコル スイートにまとめられます。 OSI モデルでは、セッション層が 2 台以上のコンピューター間の接続を設定、制御、切断します。これは、認証プロセスに大まかに対応しています。
プレゼンテーション レイヤーは、データのカプセル化とカプセル化解除を行います。 これは、データを XML としてフォーマットするのと同じくらい簡単ですが、TLS による暗号化/復号化も含まれます。 アプリケーション層は、実際のアプリケーションと、それらが生成する HTTP や FTP などのネットワーク トラフィックを指します。
結論
OSI モデルは、通信システムの標準フレームワークを記述する概念モデルです。 陳腐化を避けるのに役立つプロトコルに特に依存していません。 新しいプロトコルが開発されるにつれて、それが定義するレイヤーのいくつかは、より最新のモデルにグループ化されています。
これは、レイヤー 5、6、および 7 で特に顕著です。レイヤー 5、6、および 7 は、一般に最新のソフトウェアで区別および定義するのが難しいものです。 他の層は説明が簡単ですが、一部のプロトコルは必ずしも 1 つのカテゴリにきちんと収まるとは限りません。 完全ではありませんが、OSI モデルは、インターネット通信におけるプロトコルとシステムの複雑さと層を理解するのに役立ちます。