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第1章 ネットワークの全体像|1-2|コース全体 19本中2本目

入門読了 約11分更新日 2026-09-27

OSI参照モデル ― 7階層それぞれの役割

OSI参照モデルは、通信の機能を7つの層に分けた枠組みで、「L2の問題」のように障害の場所を伝える共通語です。各層の役割・宛先・代表プロトコルと、語呂合わせの覚え方が分かります。

目次
  1. 下ほど物理に近く、上ほど人に近い
  2. 動かせる7階層
  3. 層ごとの役割(第1層〜第7層)
  4. PDU(各層でのデータの呼び名)
  5. 覚え方(語呂合わせ)
  6. 練習問題

7階層は「下ほど物理に近く、上ほど人に近い」順に並んでいます

OSI参照モデルは、通信の機能を7つの層に分けた枠組みです。下の層ほど電気信号やケーブルといった物理的なものに近く、上の層ほど人が使う画面や文章に近くなります。

正式名称は Open Systems Interconnection で、国際標準化機構(ISO)が定めました。ただし、実際の製品がこの通りに作られているわけではありません。

現場や参考書では、「L2の問題」のように層番号で話を通じさせる共通語として使われています。各層は自分の役割だけを受け持ち、すぐ上下の層とだけやりとりします。

以下では、7階層それぞれの役割と宛先、代表的なプロトコルを1層ずつ説明します。OSI参照モデルとTCP/IPモデルの対応関係は、次の記事の1-3 OSIとTCP/IPモデルの違い・対応関係で説明します。

動かせる7階層

次の図で各層のボタンを押すと、その層の役割・PDU・宛先・関連する用語が下に表示されます。PDUは、その層でのデータの呼び名です。まずは、HTTPやWi-Fiなど、知っている言葉を含む層から押してみてください。

LAYER 7 / APPLICATION
アプリケーション層

人やアプリが直接使うサービスそのものを提供する層です。

Webの閲覧・メールの送受信・ファイル転送・名前解決など、目的ごとのプロトコルが並びます。ブラウザやメールソフトそのものではなく、それらが話す言葉の決まりがこの層です。

PDU
メッセージ
宛先
アドレスの仕組みはない(URL/ドメイン名を使うが、第7層独自のものではない)
HTTPHTTPSDNSSMTPIMAPSSHDHCP
身近な例:ブラウザに表示される 404 Not Found は、HTTPというL7プロトコルの返事です。

層ごとの役割(第1層〜第7層)

次の表を第1層から第7層へ順に読むと、物理的な信号が少しずつ意味のあるデータに組み立てられていく流れが分かります。

層役割宛先代表的な規格・プロトコル
第1層
物理層
0と1を、電気・光・電波といった物理的な信号に変えて送り出すなしLANケーブルの規格、光ファイバ、Wi-Fiの電波、RJ-45コネクタ
第2層
データリンク層
直接つながった相手にフレームを届ける(FCSで誤りを検出し、壊れていれば捨てる。Ethernetは再送しない)MACアドレスEthernet, Wi-Fi (802.11), ARP※
第3層
ネットワーク層
ネットワークをまたいで、最終的な宛先までの経路を選ぶIPアドレスIP, ICMP
第4層
トランスポート層
アプリ同士の通信を成立させ、必要なら届いたかの確認・再送まで行うポート番号TCP, UDP
第5層
セッション層
通信の開始から終了までの、ひと続きのやりとりを管理する層としてのアドレスはない(セッションIDなどで管理)RPC, NetBIOS
第6層
プレゼンテーション層
データの表現形式をそろえ、送り手と受け手が同じ意味に解釈できるようにするなしUTF-8, JPEG, TLS(暗号化)
第7層
アプリケーション層
人やアプリが直接使うサービスを提供する層としてのアドレスはない(URL/ドメイン名を使うが、第7層自体の体系ではない)HTTP, DNS, SMTP
※ ARPは、IPアドレスからMACアドレスを調べるプロトコルで、第2層と第3層の間で働きます。どちらに分類するかは資料によって異なり、この表では第2層に入れています。
第2層では、FCSという検査用の値を使って誤りを検出します。誤り検出の仕組みは、パリティチェックとCRCとは ― 誤り検出の仕組みで説明しています。

第1層には「宛先」という考え方がない

物理層が扱うのは、それ自体に意味のないビットの列です。ビットの列は、電気信号や光の点滅として送られます。この層には、どこ宛かを指定する考え方がありません。宛先は、次の第2層のMACアドレスで初めて登場します。

ケーブルやWi-Fiの電波そのものと、データリンク層の違いについては、前の記事の1-1 ネットワークとは ― なぜ層に分けるのかでも確認しています。

トランスポート層は、届いたかの確認を「選べる」層

第4層には、性格の異なる2つの代表的なプロトコルがあります。1つ目のTCPは、3回のやり取りでお互いの準備ができていることを確かめてから接続します。

接続後は、届いたかどうかの確認、再送、順序の整理まで行います。その代わり、処理の手間は増えます。2つ目のUDPは、それらを省略して速さと軽さを優先します。どちらを使うかは、アプリ側が選びます。

セッション層・プレゼンテーション層は独立して意識されにくい

第5層のセッション層と第6層のプレゼンテーション層は、独立した層として意識されることがあまりありません。実際に広く使われているTCP/IPモデルでは、どちらもアプリケーション層に含まれているためです。対応関係は、次の記事の1-3 OSIとTCP/IPモデルの違い・対応関係にまとめています。

機器によって、処理する層の深さが違う

データは、PCからスイッチとルータを経由してサーバに届きます。ただし、すべての機器が7層すべてを処理しているわけではありません。スイッチは、第2層のMACアドレスまでしか見ずに転送先を決めます。ルータは、第3層のIPアドレスまでしか見ません。第7層のアプリケーション層まで処理するのは、PCとサーバだけです。

どの層まで処理して転送するかL7L6L5L4L3L2L1PC全層を処理フレームを渡すスイッチL1〜L2だけフレームを渡すルータL1〜L3だけフレームを渡すサーバ全層を処理
色が付いた層まで、実際に処理しています。スイッチは第2層のMACアドレスまで見て、転送先を決めます。ルータは第3層のIPアドレスまで見ます。PCとサーバは、第7層のアプリケーション層まで処理します。

PDU(各層でのデータの呼び名)

同じひとかたまりのデータでも、どの層を通っているかによって呼び方が変わります。この呼び名をPDU(Protocol Data Unit)と呼びます。

層各層でのデータの呼び名(PDU)
第1層 物理層ビット
第2層 データリンク層フレーム
第3層 ネットワーク層パケット
第4層 トランスポート層セグメント(UDPはデータグラム)
第5層 セッション層データ
第6層 プレゼンテーション層データ
第7層 アプリケーション層メッセージ
呼び名を区別するのは、主に第1層〜第4層です。第5層〜第7層は、まとめてデータと呼びます。そのうちアプリケーション層のデータは、特にメッセージと呼びます。

OSI7階層の語呂合わせ

7階層を、上の第7層から下の第1層へ順に暗記するための語呂合わせがあります。公式のものではありませんが、順番を覚える助けになります。

層名前語呂
第7層アプリケーション層ア
第6層プレゼンテーション層プ
第5層セッション層セ
第4層トランスポート層ト
第3層ネットワーク層ネ
第2層データリンク層デ
第1層物理層ブ
頭文字をつなげると:「アプセトネデブ」。1つの層に1文字が対応します。プはプレゼンテーション層です。「アプ」をひとまとめに読むと、プレゼンテーション層が抜け落ちてしまいます。

練習問題(全5問)

Q1直接つながっている機器同士で、MACアドレスを使ってフレームをやり取りするのは第何層か?
Q2ネットワーク層のPDU(データの呼び名)として正しいものは?
Q3ポート番号を使って「どのアプリ宛か」を区別し、必要なら届いたかの確認まで行うのは第何層の役割か?
Q4OSI7階層の語呂合わせ「アプセトネデブ」で、プレゼンテーション層に対応する文字はどれか?
Q5第1層(物理層)の説明として正しいものはどれか?

選んでから「採点する」を押すと、解説つきで答え合わせができます。

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