OSI参照モデルとTCP/IPモデル｜コンピュータネットワーク

🎓 レベル：基礎　|　重要度：A（必須） 📎 前提：ネットワークとは・構成要素とアーキテクチャ

要点（BLUF）

通信は複雑なので、役割ごとに層へ分けて考えます。標準の整理が OSI参照モデル（7層）、実装の主流が **TCP/IPモデル（4層）**です。
各層は「上の層にサービスを提供し、下の層のサービスを使う」という関係で、自分の層だけを差し替えられます（例：銅線→光ファイバでもアプリは無変更）。
CCNAでは「この技術は第何層か」を即答できることが土台になります（スイッチ＝L2、ルータ＝L3、TCP/UDP＝L4 …）。

なぜ層に分けるのか

すべてを1枚岩で作ると、無線対応を足すだけでアプリまで書き直す羽目になります。層に分け、層と層の境界（インターフェース）だけを約束しておけば、各層を独立に進化・交換できます。これは関心の分離そのもので、TCP/IPがインターネットとして爆発的に普及した設計上の理由です。

OSI参照モデル（7層）

上（アプリに近い）から下（物理に近い）へ。

層	名前	責務	代表	データ単位(PDU)
7	アプリケーション	アプリ向けの通信機能	HTTP, DNS, DHCP	データ
6	プレゼンテーション	符号化・暗号化・圧縮	TLS, JPEG	データ
5	セッション	会話の開始・維持・終了	（RPC等）	データ
4	トランスポート	端点間の信頼性・多重化	TCP, UDP	セグメント
3	ネットワーク	論理アドレスと経路選択	IP, ICMP	パケット
2	データリンク	隣接ノード間の転送・MAC	Ethernet, ARP	フレーム
1	物理	ビットを電気/光/電波に	銅線, 光, 無線	ビット

暗記の語呂は色々ありますが、**「下から：物リネトセプア（物・リンク・ネット・トランス・セッション・プレゼン・アプリ）」**と唱えるのが手軽です。

TCP/IPモデル（4層）と対応

実際のインターネットは TCP/IP モデルで動きます。OSI の上位3層をまとめて「アプリケーション層」とします。

graph LR
  subgraph OSI["OSI 7層"]
    o7["アプリ／プレゼン／セッション"]
    o4["トランスポート"]
    o3["ネットワーク"]
    o2["データリンク／物理"]
  end
  subgraph TCPIP["TCP/IP 4層"]
    t4["アプリケーション層"]
    t3["トランスポート層"]
    t2["インターネット層"]
    t1["ネットワークアクセス層"]
  end
  o7 --- t4
  o4 --- t3
  o3 --- t2
  o2 --- t1

TCP/IP層	OSI対応	役割	代表
アプリケーション	5-7	アプリ間の通信	HTTP, DNS, DHCP, SMTP
トランスポート	4	端点間の信頼性・ポート多重化	TCP, UDP
インターネット	3	IPアドレスで経路選択	IP, ICMP, ARP*
ネットワークアクセス	1-2	物理メディアと隣接転送	Ethernet, Wi-Fi

* ARP は L2/L3 にまたがる補助プロトコルで、教材により所属が揺れます。

各層を「誰がどう使うか」で結びつける

アプリ層：あなたのブラウザやサーバプロセスが直接触れる層。
トランスポート層：ポート番号でアプリを区別し、TCPなら信頼性を足す。
ネットワーク層：IPアドレスで世界中のどこへでも経路を決める。ルータの仕事。
データリンク層：MACアドレスで「次の1ホップ」へ渡す。スイッチの仕事。
物理層：実際に0/1を電気・光・電波として流す。

「IPは最終目的地、MACは次の中継」というアドレスの役割分担が、第3章ルーティングの核心になります。

⚠️ よくある誤解

「OSIは現役のプロトコルスタック」ではない。OSIは教育・分類のための参照モデルで、実装はほぼTCP/IP。それでも「第3層」という共通言語として全員が使います。
「層番号が大きいほど上位＝偉い」ではない。上下は処理の段階を表すだけ。物理層がなければ何も流れません。
「TLSは第7層」と決めつけない。TLSはアプリとトランスポートの間（OSIではL6相当）で暗号化を担います。CCNAでは「HTTPSはHTTP＋TLS」と押さえれば十分（詳細はセキュリティ分野へ）。

対応 lab

なし（次トピック 01-03 で、実データのカプセル化を図と擬似バイトで追います）