異なるコンピュータ同士がデータをやり取りする際は，一体どんな仕組みを利用しているのか。プロのITエンジニアならば，当然答えられなくてはならない質問だ。今回はその答えである「OSI基本参照モデル」について解説しよう。
インターネットのような巨大なネットワークの中で，複数のコンピュータ同士がなぜ相手を識別してデータをやり取りできるのか──。こんな疑問を持ったことはないだろうか。
その答えを知るガイドとなるのが「OSI基本参照モデル」だ。OSI基本参照モデルは，ネットワーク構造の設計指針である「OSI（Open Systems Interconnection：開放型システム間相互接続）」に基づいて，ネットワークの仕組みを7つの層に分類したものである。
OSI基本参照モデルは1977年にISO（国際標準化機構）によって制定され，1984年にCCITT（国際電信電話諮問委員会，現ITU-TS）で承認された。制定の目的は，個々の層ごとにプロトコル（通信規約）を標準化して，異なるメーカー間や異機種間の通信を容易にすることである。OSI基本参照モデルの実態は，この「プロトコル」に他ならない（表1）。プロトコルの階層を表した「プロトコル・スタック」も同じだと考えてよい。
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| 表1●OSI基本参照モデルにおける各層の役割 7つの層は，ネットワークの基盤となる機能を提供する「下位層（第1層～第4層）」と，ネットワークを利用した各種サービスを提供する「上位層（第5層～第7層）」に大きく分類できる [画像のクリックで拡大表示] |
OSI基本参照モデルは，ネットワークが苦手だと悩んでいるITエンジニアにとって，ネットワークの基本的な仕組みを整理・理解するための学習教材にもなる。今回は，現在インターネットのプロトコルとして主流になっている「TCP/IP」と照らし合わせながら，OSI基本参照モデルの個々の層が持つ機能について説明していこう。
OSI基本参照モデルの7階層
皆さんが誰かにメールを送ったとしよう。ユーザーが入力したデータは，メールソフト，OS，ネットワークカードの順に伝えられ，通信ケーブルから，ハブ，ルーター，モデムなどを通ってインターネットに送り出される。このように，ネットワークの仕組みは，様々な階層のソフトウエアやハードウエアによって実現されている。この階層を整理したものが，OSI基本参照モデルだ。
OSI基本参照モデルではネットワークの仕組みを，ユーザーが直接触れる「アプリケーション層（応用層とも呼ぶ）」から，通信ケーブルの中をデータが流れる「物理層」までの7つの層に分けている（図1）。個々の層はそれと接する上下の層とだけデータをやり取りする。
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| 図1●ネットワークを介してデータを送受信する仕組み 送信したデータは，ネットワーク構造の設計指針であるOSI（Open Systems Interconnection：開放型システム間相互接続）に基づく7つの層（OSI基本参照モデル）を通してやり取りされる。各層ではそれぞれ，通信規約（プロトコル）を定めている [画像のクリックで拡大表示] |
送信者が送ったデータは，第7層から第1層までを順にたどって通信ケーブルから出ていく。受信者は，通信ケーブルから第1層～第7層を順にたどったデータを受け取ることになる。これが，データのいわば物理的な流れだ。
ただし，論理的には，送信元と受信先が同じ層のプロトコルでデータをやり取りしていると考えられる（図1の点線）。例えば，アプリケーション層のメールソフトは，互いに取り扱うことが可能な共通のプロトコルを決めているため，ユーザーはあたかもメールソフト同士が直接，通信し合っているように感じるはずだ。
ネットワーク基盤となる下位層
OSI基本参照モデルの7つの層は，ネットワークの基盤となる機能を提供する「下位層（第1層～第4層）」と，ネットワークを利用した各種サービスを提供する「上位層（第5層～第7層）」に大別できる。下位層から役割と働きを見ていこう。
最下位の層にあたる物理層の役割は，通信媒体に応じた信号でデータを伝送することにある。信号は，通信媒体が電線なら電気信号，光ケーブルなら光信号，無線なら電波信号が使われる。通信ケーブルやコネクタの規格も，物理層の取り決めに含まれる。ただし「ハードウエアに関する取り決めがすべて物理層で行われる」とは限らない。例えば，イーサネットのネットワークカードは，物理層だけでなく，データリンク層のプロトコルによっても取り決められている。
データリンク層は，同じ種類の通信媒体で直接つながっているコンピュータ同士がデータを送受信するための取り決めだ。イーサネットのネットワークカードを使ったLANでは，同じハブに接続されたコンピュータ同士が「MACアドレス（ネットワークカードのROMに焼き込まれている番号）」で互いを識別し，「イーサフレーム」と呼ぶデータの固まりを送り合う。このプロトコルが，データリンク層の取り決めである。
