OSIはOpen Systems Interconnectionの略です ここで、オープンは非独占的であることを意味します。これは 7 層のアーキテクチャであり、各層が特定の機能を実行します。これら 7 つのレイヤーはすべて連携して機能し、世界中の人から人へデータを送信します。 OSI 参照モデルは次のように開発されました。 ISO – 「国際標準化機構」 ’、1984年。
OSI モデルは、 理論的基礎 理解のために ネットワーク通信 。ただし、実際にはその全体が直接実装されることは通常ありません。 ネットワークハードウェア または ソフトウェア 。その代わり、 特定のプロトコル そして テクノロジー 多くの場合、で概説されている原則に基づいて設計されています。 OSIモデル 効率的なデータ伝送とネットワーク運用を促進します。
前提条件: コンピュータネットワークの基礎
- OSIモデルとは何ですか?
- OSI モデルの 7 つの層とは何ですか?
- 物理層 – レイヤ 1
- ネットワーク層 – レイヤ 3
- トランスポート層 – レイヤ 4
- セッション層 – 層 5
- プレゼンテーション層 – レイヤ 6
- アプリケーション層 – 層 7
- OSIモデルの利点
- OSI モデルの概要
- OSI と TCP/IP モデル
OSIモデルとは何ですか?
OSI モデルは、1984 年に作成されました。 ISO は、コンピューター間でデータを送信するプロセスを説明する参照フレームワークです。に分かれています 連携する7つの層 専門的なことを実行する ネットワーク機能 により、ネットワークへのより体系的なアプローチが可能になります。
OSI モデルの 7 つの層とは何ですか?
OSI モデルは、トップダウンの順序で配置された 7 つの抽象化レイヤーで構成されます。
- 物理層
- ネットワーク層
- トランスポート層
- セッション層
- プレゼンテーション層
- アプリケーション層
物理層 – レイヤ 1
OSI 参照モデルの最下層は物理層です。これは、デバイス間の実際の物理接続を担当します。物理層には、次の形式の情報が含まれています。 ビット。 個々のビットをあるノードから次のノードに送信する役割を果たします。データを受信すると、この層は受信した信号を取得し、それを 0 と 1 に変換してデータ リンク層に送信し、データ リンク層でフレームが元に戻されます。
物理層の機能
- ビット同期: 物理層はクロックを提供することでビットの同期を実現します。このクロックは送信側と受信側の両方を制御し、ビット レベルでの同期を提供します。
- ビットレート制御: 物理層は、伝送速度、つまり 1 秒あたりに送信されるビット数も定義します。
- 物理トポロジ: 物理層は、さまざまなデバイス/ノードがネットワーク (バス、スター、またはメッシュ トポロジ) 内でどのように配置されるかを指定します。
- 送信モード: 物理層は、接続された 2 つのデバイス間でデータがどのように流れるかも定義します。可能なさまざまな伝送モードには、単信、半二重、全二重があります。
注記：
- ハブ、リピータ、モデム、ケーブルは物理層デバイスです。
- ネットワーク層、データリンク層、物理層とも呼ばれます。 下位層 または ハードウェア層 。
Macアドレス 。
データリンク層は 2 つのサブ層に分割されています。
- メディア アクセス コントロール (MAC)
ネットワーク層から受信したパケットは、NIC(Network Interface Card)のフレームサイズに応じてさらにフレームに分割されます。 DLL は、送信者と受信者の MAC アドレスもヘッダーにカプセル化します。
受信者の MAC アドレスは、 ARP(アドレス解決プロトコル) ワイヤー上で、その IP アドレスを持っているのは誰ですか? というリクエストを送信します。宛先ホストはその MAC アドレスを返します。
データリンク層の機能
- フレーミング: フレーミングはデータリンク層の機能です。これは、送信者が受信者にとって意味のあるビットのセットを送信する方法を提供します。これは、フレームの先頭と末尾に特別なビット パターンを付加することで実現できます。
- 物理アドレス指定: フレームを作成した後、データリンク層は物理アドレスを追加します( MACアドレス ) 各フレームのヘッダー内の送信者および/または受信者の情報。
- エラー制御: データ リンク層は、破損したフレームまたは失われたフレームを検出して再送信するエラー制御メカニズムを提供します。
- フロー制御： データ レートは両側で一定である必要があり、そうでないとデータが破損する可能性があるため、フロー制御は確認応答を受信する前に送信できるデータ量を調整します。
- アクセス制御： 単一の通信チャネルが複数のデバイスで共有される場合、データ リンク層の MAC サブ層は、特定の時点でどのデバイスがチャネルを制御しているかを判断するのに役立ちます。
注記：
- データリンク層のパケットは次のように呼ばれます。 フレーム。
- データリンク層は、NIC (ネットワーク インターフェイス カード) とホスト マシンのデバイス ドライバーによって処理されます。
- スイッチとブリッジはデータリンク層デバイスです。
ネットワーク層 – レイヤ 3
ネットワーク層は、あるホストから異なるネットワークにある別のホストへデータを送信するために機能します。また、パケットのルーティング、つまり、利用可能なルートの数からパケットを送信する最短のパスを選択することも行います。送信者と受信者の IPアドレス は、ネットワーク層によってヘッダーに配置されます。
ネットワーク層の機能
- ルーティング： ネットワーク層プロトコルは、送信元から宛先までのどのルートが適切であるかを決定します。ネットワーク層のこの機能はルーティングとして知られています。
- 論理アドレス指定: 各デバイスをネットワーク間で一意に識別するために、ネットワーク層はアドレス指定スキームを定義します。送信者と受信者の IP アドレスは、ネットワーク層によってヘッダーに配置されます。このようなアドレスは、各デバイスを一意かつ普遍的に識別します。
注記：
- ネットワーク層のセグメントは次のように呼ばれます。 パケット 。
- ネットワーク層は、ルーターやスイッチなどのネットワーク デバイスによって実装されます。
トランスポート層 – レイヤ 4
トランスポート層はアプリケーション層にサービスを提供し、ネットワーク層からサービスを受け取ります。トランスポート層のデータは次のように呼ばれます。 セグメント 。完全なメッセージのエンドツーエンド配信を担当します。トランスポート層は、データ送信が成功したことの確認応答も提供し、エラーが見つかった場合はデータを再送信します。
送信者側: トランスポート層は、上位層からフォーマットされたデータを受け取り、次の処理を実行します。 セグメンテーション 、また実装します フローとエラーの制御 適切なデータ伝送を確保するため。送信元と宛先も追加します ポート番号 s をヘッダーに追加し、セグメント化されたデータをネットワーク層に転送します。
注記： 送信者は、受信者のアプリケーションに関連付けられたポート番号を知る必要があります。
通常、この宛先ポート番号はデフォルトまたは手動で設定されます。たとえば、Web アプリケーションが Web サーバーを要求する場合、通常、ポート番号 80 が使用されます。これは、Web アプリケーションに割り当てられるデフォルトのポートだからです。多くのアプリケーションにはデフォルトのポートが割り当てられています。
受信側では: トランスポート層はヘッダーからポート番号を読み取り、受信したデータをそれぞれのアプリケーションに転送します。また、セグメント化されたデータの順序付けと再構成も実行します。
トランスポート層の機能
- セグメンテーションと再構成: この層は (セッション) 層からメッセージを受け取り、メッセージをより小さな単位に分割します。生成された各セグメントには、それに関連付けられたヘッダーがあります。宛先ステーションのトランスポート層はメッセージを再組み立てします。
- サービスポイントのアドレス指定: メッセージを適切なプロセスに配信するために、トランスポート層ヘッダーには、サービス ポイント アドレスまたはポート アドレスと呼ばれるタイプのアドレスが含まれています。したがって、このアドレスを指定することにより、トランスポート層はメッセージが正しいプロセスに確実に配信されるようにします。
トランスポート層が提供するサービス
- 接続指向のサービス
- コネクションレス型サービス
1. 接続指向のサービス: これは 3 段階のプロセスであり、次のものが含まれます。
- 接続の確立
- データ転送
- 終了・切断
このタイプの送信では、受信デバイスは、パケットまたはパケットのグループを受信した後、送信元に確認応答を送り返します。このタイプの伝送は信頼性が高く、安全です。
隠しアプリ
2.コネクションレス型サービス： これは 1 フェーズのプロセスであり、データ転送が含まれます。このタイプの送信では、受信側はパケットの受信を確認しません。このアプローチにより、デバイス間の通信が大幅に高速化されます。コネクション型サービスは、コネクションレス型サービスよりも信頼性が高くなります。
注記：
- トランスポート層のデータは次のように呼ばれます。 セグメント 。
- トランスポート層はオペレーティング システムによって操作されます。これは OS の一部であり、システム コールを行うことによってアプリケーション層と通信します。
- トランスポート層は次のように呼ばれます OSI の中心 モデル。
- デバイスまたはプロトコルの使用: TCP、UDP NetBIOS、PPTP
セッション層 – 層 5
この層は、接続の確立、セッションの維持、認証を担当し、セキュリティも保証します。
セッション層の機能
- セッションの確立、維持、終了: この層により、2 つのプロセスが接続を確立、使用、終了できるようになります。
- 同期: この層を使用すると、プロセスはデータ内の同期ポイントとみなされるチェックポイントを追加できます。これらの同期ポイントはエラーの特定に役立ち、データが適切に再同期され、メッセージの終わりが途中で切断されず、データ損失が回避されます。
- ダイアログコントローラー: セッション層により、2 つのシステムが半二重または全二重で相互に通信を開始できるようになります。
注記：
- 以下の 3 つのレイヤー (セッション レイヤーを含む) はすべて 1 つのレイヤーとして統合されています。 TCP/IP アプリケーション層としてのモデル。
- これら 3 つの層の実装は、ネットワーク アプリケーション自体によって行われます。これらは次のようにも知られています 上位層または ソフトウェア層。
- デバイスまたはプロトコルの使用: NetBIOS、PPTP。
例えば：-
ユーザーがブラウザで実行されているメッセンジャー アプリケーションを通じてメッセージを送信したいというシナリオを考えてみましょう。の メッセンジャー ここでは、データを作成するためのインターフェイスをユーザーに提供するアプリケーション層として機能します。このメッセージ、またはいわゆる データ データは圧縮され、オプションで (データが機密である場合) 暗号化され、送信できるようにビット (0 と 1) に変換されます。
セッション層での通信
プレゼンテーション層 – レイヤ 6
プレゼンテーション層は、 翻訳層 。アプリケーション層からのデータはここで抽出され、ネットワーク経由で送信するために必要な形式に従って処理されます。
プレゼンテーション層の機能
- 翻訳： 例えば、 ASCII から EBCDIC へ 。
- 暗号化/復号化: データ暗号化は、データを別の形式またはコードに変換します。暗号化されたデータは暗号文として知られ、復号されたデータは平文として知られています。キー値は、データの暗号化と復号化に使用されます。
- 圧縮： ネットワーク上で送信する必要があるビット数を削減します。
注記： デバイスまたはプロトコルの使用: JPEG、MPEG、GIF
アプリケーション層 – 層 7
OSI 参照モデルの層スタックの最上部には、ネットワーク アプリケーションによって実装されるアプリケーション層があります。これらのアプリケーションは、ネットワーク上で転送されるデータを生成します。この層は、アプリケーション サービスがネットワークにアクセスし、受信した情報をユーザーに表示するためのウィンドウとしても機能します。
例 : アプリケーション – ブラウザ、 スカイプ メッセンジャーなど
注記： 1. アプリケーション層はデスクトップ層とも呼ばれます。
2. デバイスまたはプロトコルの使用: SMTP
アプリケーション層の機能
アプリケーション層の主な機能を以下に示します。
- ネットワーク仮想端末(NVT) : ユーザーがリモート ホストにログオンできるようにします。
- ファイル転送アクセスと管理 (FTAM): このアプリケーションを使用すると、ユーザーは次のことを行うことができます。
リモート ホスト内のファイルにアクセスし、リモート ホスト内のファイルを取得し、管理または
リモートコンピュータからファイルを制御します。 - メールサービス: メールサービスを提供します。
- ディレクトリサービス: このアプリケーションは分散データベースソースを提供します
さまざまなオブジェクトやサービスに関するグローバル情報にアクセスします。
注記： OSI モデルは参照モデルとして機能し、発明が後発であるため、インターネット上では実装されていません。現在使用されているモデルは TCP/IP モデルです。
例で見てみましょう:
ルフィは友人のゾロにメールを送ります。
ステップ1： ルフィは電子メール アプリケーションを次のように操作します。 Gメール 、 見通し 、など、送信する電子メールを書きます。 (これは次のような状況で発生します レイヤ 7: アプリケーション層 )
ステップ2： メールアプリケーションは、データの暗号化や送信用のフォーマットなど、データ送信の準備をします。 (これは次のような状況で発生します レイヤ 6: プレゼンテーション層 )
ステップ 3: インターネット上の送信者と受信者の間に接続が確立されています。 (これは次のような状況で発生します レイヤ 5: セッション層 )
ステップ 4: 電子メール データは小さなセグメントに分割されます。情報の信頼性を維持するために、シーケンス番号とエラーチェック情報が追加されます。 (これは次のような状況で発生します レイヤ 4: トランスポート層 )
ステップ5: パケットのアドレス指定は、転送に最適なルートを見つけるために行われます。 (これは次のような状況で発生します レイヤ 3: ネットワーク層 )
ステップ6: データ パケットはフレームにカプセル化され、ローカル デバイスの MAC アドレスが追加され、エラー検出を使用してエラーがチェックされます。 (これは次のような状況で発生します レイヤ 2: データリンク層 )
ステップ 7: 最後に、フレームはイーサネット ケーブルや WiFi などの物理ネットワーク媒体を介して電気/光信号の形式で送信されます。
電子メールが受信者、つまり Zoro に到着すると、プロセスが逆に行われ、電子メールの内容が復号化されます。最後に、ゾロのメールクライアントにメールが表示されます。
OSIモデルの利点
OSI モデルは、コンピューティング システムの通信を 7 つの異なるレイヤーに定義します。その利点は次のとおりです。
- ネットワーク通信を 7 つのレイヤーに分割することで、理解とトラブルシューティングが容易になります。
- 各層には固定の機能とプロトコルがあるため、ネットワーク通信を標準化します。
- ネットワークの問題の診断は、 OSIモデル 。
- 各レイヤーが個別に更新を取得できるため、進歩による改善が容易になります。
OSI モデル – レイヤー アーキテクチャ
| レイヤー番号 | レイヤー名 | 責任 | 情報フォーム（データユニット） | デバイスまたはプロトコル |
|---|---|---|---|---|
| 7 | アプリケーション層 | クライアントの識別と通信の同期に役立ちます。 | メッセージ | SMTP |
| 6 | プレゼンテーション層 | アプリケーション層からのデータは抽出され、送信に必要な形式で処理されます。 | メッセージ | JPEG 、 MPEG 、 GIF |
| 5 | セッション層 | 接続の確立、メンテナンス、認証の確保、セキュリティの確保を行います。 | メッセージ (または暗号化されたメッセージ) | ゲートウェイ |
| 4 | トランスポート層 | ネットワーク層からサービスを取得し、アプリケーション層に提供します。 | セグメント | ファイアウォール |
| 3 | ネットワーク層 | 異なるネットワークにあるあるホストから別のホストへのデータの送信。 | パケット | ルーター |
| 2 | データリンク層 | メッセージのノード間配信。 | フレーム | スイッチ 、 橋 |
| 1 | 物理層 | デバイス間の物理接続の確立。 | ビット | ハブ 、 リピータ 、 モデム 、ケーブル |
OSI と TCP/IP モデル
OSI モデルと OSI モデルのいくつかの重要な違い TCP/IPモデル は：
- TCP/IPモデルは4層ですが、OSIモデルは7層です。 OSI モデルのレイヤー 5、6、7 は、TCP/IP モデルのアプリケーション層に結合されます。 そして OSI レイヤ 1 と 2 は、TCP/IP プロトコルのネットワーク アクセス レイヤに結合されます。
- TCP/IP モデルは OSI モデルよりも古いため、データをオンラインで転送する方法を定義する基本的なプロトコルです。
- OSI モデルと比較して、TCP/IP モデルの層境界はそれほど厳密ではありません。
- データ送信には TCP/IP モデルのすべての層が必要ですが、OSI モデルでは、一部のアプリケーションは特定の層をスキップできます。データ送信に必要なのは、OSI モデルのレイヤー 1、2、および 3 のみです。
知っていましたか？
Java 演算子TCP/IP プロトコル (転送制御プロトコル/インターネット プロトコル) は、1970 年代に米国国防総省高等研究計画局 (ARPA) によって作成されました。
OSI モデルとは何か、OSI モデルの層とは何か、OSI モデルの 7 層でデータがどのように流れるか、TCP/IP プロトコルと OSI プロトコルの違いについて説明しました。
OSIモデルとは何ですか? – よくある質問
OSI 層はまだ使用されていますか?
はい OSIモデル は今でも使用されています ネットワーキングの専門家 データ抽象化のパスとプロセスをより深く理解するために。
OSI モデルの最上位層は何ですか?
レイヤ7または アプリケーション層 は OSIモデルの最上位層。
レイヤー8とは何ですか?
レイヤ 8 は実際には OSI モデルには存在しませんが、エンド ユーザーを指すために冗談でよく使用されます。例: レイヤ 8 エラーはユーザー エラーになります。