OSI参照モデル(オーエスアイサンショウモデル)とは | 意味や読み方など丁寧でわかりやすい用語解説

OSI参照モデルは、異なる種類のコンピュータやネットワーク機器が相互に通信できるように、国際標準化機構（ISO）によって策定されたネットワーク通信の機能モデルである。Open Systems Interconnectionの略であり、開かれたシステムが相互に接続するための枠組みを提供する。このモデルの主な目的は、ネットワーク通信のプロセスを複数の独立した機能的な層に分割し、それぞれの層が特定の役割と責任を持つことで、複雑な通信システム全体の設計、開発、運用を標準化し、簡素化することにある。これにより、異なるベンダーが製造した機器やソフトウェアであっても、互換性を持って通信できるようになるため、ネットワーク技術の発展と普及に大きく貢献した。

OSI参照モデルは、全部で七つの層から構成されている。これらは下位から順に、第1層「物理層」、第2層「データリンク層」、第3層「ネットワーク層」、第4層「トランスポート層」、第5層「セッション層」、第6層「プレゼンテーション層」、そして第7層「アプリケーション層」と呼ばれる。これらの層は、通信する際にデータがどのように処理され、送受信されるかを段階的に定義している。データが送信元から送られる際には、上位層から下位層へと順に処理が進み、各層でその層固有の情報（ヘッダやトレーラ）が付加される。これをカプセル化と呼ぶ。受信側では、この逆のプロセス、つまり下位層から上位層へと処理が進み、各層で付加された情報が取り除かれ、元のデータが再構築される。これを非カプセル化と呼ぶ。各層は独立しており、隣接する層との間で決められたインターフェースを通じてのみデータを受け渡しすることで、特定の層の変更が他の層に与える影響を最小限に抑える設計となっている。

それでは、各層の具体的な役割について上位層から順に説明する。

第7層のアプリケーション層は、エンドユーザーが直接利用するネットワークサービスを提供する層である。ウェブブラウジング、電子メールの送受信、ファイル転送など、具体的なアプリケーションが動作するための基盤となる。例えば、HTTP（ウェブ）、FTP（ファイル転送）、SMTP（電子メール）などのプロトコルがこの層で機能する。ユーザーが意識する最も上位の層であり、データはここで生成されるか、または最終的にユーザーに提示される形式となる。

第6層のプレゼンテーション層は、アプリケーション層で扱われるデータの形式を、ネットワーク上で共通に理解できる形式に変換する役割を担う。データの暗号化、復号化、圧縮、解凍、文字コードの変換などが行われる。例えば、異なるOS間でデータ形式が異なっていても、この層が仲介することで互換性を保ちながらデータ交換が可能となる。

第5層のセッション層は、通信を行うアプリケーション間でセッション（対話）を確立、維持、および終了させるための機能を提供する。これにより、複数のアプリケーションが同時に通信を行っても、それぞれの通信が混同することなく独立して管理される。セッションの同期や復旧機能もこの層の役割に含まれる。

第4層のトランスポート層は、送信元と送信先の間のエンドツーエンドのデータ転送を管理し、信頼性の高い通信を提供する。データの分割、再構築、順序制御、フロー制御、エラー検出と再送処理などが行われる。TCP（Transmission Control Protocol）やUDP（User Datagram Protocol）が代表的なプロトコルである。この層で扱われるデータ単位はセグメントと呼ばれる。

第3層のネットワーク層は、データが複数のネットワークを越えて、送信元から送信先のコンピュータまで到達するための経路選択（ルーティング）を行う。論理アドレスであるIPアドレスがこの層で機能し、ルーターなどのネットワーク機器が経路情報を基にデータを転送する。この層で扱われるデータ単位はパケットと呼ばれる。

第2層のデータリンク層は、直接接続された機器間での信頼性の高いデータ転送を実現する層である。物理アドレスであるMACアドレスを用いて、物理層の媒体上でデータを確実に受け渡す役割を担う。エラー検出と訂正、フロー制御、フレーム同期などが行われる。スイッチングハブがこの層で機能し、この層で扱われるデータ単位はフレームと呼ばれる。

第1層の物理層は、ネットワークの物理的な接続と、ビット列としての電気信号や光信号への変換を担当する層である。ケーブルの種類、コネクタの形状、電圧レベル、信号のタイミングなど、物理的な特性が定義される。LANケーブルや光ファイバー、ハブなどがこの層に該当し、データはビットと呼ばれる単位で物理媒体上を伝送される。

このように、OSI参照モデルは、複雑なネットワーク通信のプロセスを細分化し、それぞれの層に特定の役割と責任を持たせることで、システムの柔軟性、拡張性、互換性を高めることに成功した。各層が独立しているため、ある層の技術が進化しても、他の層に大きな影響を与えることなく改良が可能となる。システムエンジニアを目指す者にとって、このモデルの理解は、ネットワークの仕組みを深く理解し、トラブルシューティングや設計を行う上で不可欠な基礎知識となる。