OSIモデル

開放型システム間相互接続（OSI）モデルは、国際標準化機構（ISO）によって開発された参照モデルであり、「システムの相互接続を目的とした標準開発の調整のための共通基盤を提供する」ものです。[ 2 ]

OSI参照モデルでは、通信システムの構成要素は、物理層、データリンク層、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の7つの抽象化層に分類されます。[ 3 ]

このモデルは、伝送媒体を介してビットを伝送する物理的な実装から、分散アプリケーションの最上位レベルのデータ表現に至るまでの通信を記述します。各層は明確に定義された機能とセマンティクスを持ち、上位層に機能クラスを提供し、下位層からもサービスを受けます。確立された既知の通信プロトコルは、ソフトウェア開発において、このモデルの関数呼び出し階層に分解されます。

RFC 1122およびRFC 1123で定義されているインターネットプロトコルスイートは、OSIモデルと同時期に開発されたネットワークモデルであり、主に米国国防総省の資金提供を受けて策定されました。これはインターネット開発の基盤となりました。汎用的な物理リンクの存在を前提とし、主に通信のソフトウェア層に重点を置いており、OSIモデルに類似していますが、その構造ははるかに緩やかです。   

比較すると、ネットワークの概念と活動を明確にするための知的枠組みを作ろうとしたネットワークモデルはいくつかあるが、情報技術分野におけるネットワークの議論と教育の標準モデルとなるという点では、OSI参照モデルほど成功したものはない。このモデルは、ピアツーピアネットワーク（ピアツーピア通信とも呼ばれる）と呼ばれる、2者間のプロトコルデータユニット（PDU）の等価交換を通じて透過的な通信を可能にする。その結果、OSI参照モデルは、そのユーザーフレンドリーなフレームワークが広く受け入れられていることから、専門家と非専門家の両方にとって重要なものになっただけでなく、1者間または複数者間のあらゆるネットワークにおいて重要な要素となった。[ 4 ]

OSIモデルにおける通信（第3層から第5層の例）

歴史

OSIモデルの開発は、世界各国の大規模なネットワーク構築プロジェクトにおいて、多様なコンピュータネットワーク方式の出現に対応するため、1970年代後半に開始されました（OSIプロトコルとプロトコル戦争を参照）。1980年代には、このモデルは国際標準化機構（ISO）の開放型システム間相互接続（OSI）グループの実用製品となりました。ネットワークの包括的な記述を提供しようと試みたものの、このモデルはインターネットの設計において信頼を得ることができませんでした。このことは、主にインターネット技術タスクフォース（IETF）の後援を受けた、より規範的でないインターネットプロトコルスイートに反映されています。

1970年代初頭から中期にかけて、ネットワークは主に政府主導（英国のNPLネットワーク、米国のARPANET 、フランスのCYCLADES ）か、 IBMのSystems Network ArchitectureやDigital Equipment CorporationのDECnetといった独自規格に基づくベンダー開発が中心でした。公衆データネットワークは登場し始めたばかりで、 1970年代後半にはX.25規格が採用され始めました。[ 5 ] [ 6 ]

1973年から1975年にかけて英国で実施された実験的なパケット交換システムでは、より高水準のプロトコルを定義する必要性が認識されました。[ 5 ]英国国立コンピューティングセンターの出版物「なぜ分散コンピューティングなのか」は、コンピュータシステムの将来の構成に関する膨大な研究から生まれたもので、[ 7 ]英国は1977年3月にシドニーで開催されたISO会議において、この分野を扱う国際標準化委員会の設立を提唱しました。[ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]

1977年以降、ISOはネットワークの一般的な標準規格と手法を開発するプログラムを開始しました。国際電信電話諮問委員会（CCITT、フランス語：Comité Consultatif International Téléphonique et Télégraphique）でも同様のプロセスが展開されました。両機関は、同様のネットワークモデルを定義する文書を作成しました。英国通商産業省が事務局を務め、英国の大学が標準規格のプロトタイプを開発しました。 [ 11 ]

OSIモデルは、1978年2月にワシントンD.C.でフランスのソフトウェアエンジニアであるヒューバート・ツィンメルマンによって最初に定義され、改良されたがまだ草案の標準は1980年にISOによって公開されました。[ 9 ]

参照モデルの起草者は、多くの競合する優先事項と利害関係に対処しなければなりませんでした。技術変化の速度が速かったため、事後に手順を標準化するのではなく、新しいシステムが収束できる標準を定義する必要が生じました。これは、従来の標準策定のアプローチとは逆でした。[ 12 ]参照モデル自体は標準ではありませんでしたが、将来の標準を定義するための枠組みとなりました。[ 13 ]

1983年5月、[ 14 ] CCITTとISOの文書が統合され、「開放型システム間相互接続の基本参照モデル」が作成されました。これは通常、「開放型システム間相互接続参照モデル」、「OSI参照モデル」、または単に「OSIモデル」と呼ばれます。これは1984年にISOによって規格ISO 7498として、また改名されたCCITT（現在は国際電気通信連合の電気通信標準化部門、 ITU-Tと呼ばれています）によって規格X.200として発行されました。

OSIは、ネットワークの抽象モデル（基本参照モデルまたは7層モデル）と、一連の具体的なプロトコルという2つの主要な構成要素から構成されています。OSI参照モデルは、ネットワーク概念の標準化における大きな前進でした。プロトコル層の一貫したモデルという考え方を推進し、ネットワークデバイスとソフトウェア間の相互運用性を定義しました。

7層モデルの概念は、ハネウェル・インフォメーション・システムズのチャールズ・バックマンの研究によって提唱されました。[ 15 ] OSI設計の様々な側面は、NPLネットワーク、ARPANET、CYCLADES、EIN、そして国際ネットワークワーキンググループ（IFIP WG6.1）での経験から発展しました。このモデルでは、ネットワークシステムは層に分割されていました。各層では、1つまたは複数のエンティティがその機能を実装していました。各エンティティは、直下の層とのみ直接対話し、上位層が使用するための機能を提供していました。

OSI標準文書は、ITU-TからX.200シリーズ勧告として入手可能です。[ 16 ]プロトコル仕様の一部は、ITU-T Xシリーズの一部としても入手可能です。OSIモデルに相当するISO/IEC規格はISOから入手可能です。ただし、すべてが無料というわけではありません。[ 17 ]

OSIは業界の努力であり、業界関係者が複数のベンダーの相互運用性を提供するための共通のネットワーク標準に​​同意することを目指していました。[ 18 ]大規模ネットワークでは複数のネットワークプロトコルスイートをサポートするのが一般的でしたが、共通プロトコルがないため、多くのデバイスが他のデバイスと相互運用できませんでした。1980年代後半から1990年代前半にかけての一時期、技術者、組織、国家は、OSIモデルとインターネットプロトコルスイートのどちらの標準が最も優れた堅牢なコンピュータネットワークをもたらすかという問題で意見が分かれました。[ 9 ] [ 19 ] [ 20 ]しかし、OSIが1980年代後半にネットワーク標準を開発している間に、[ 21 ] [ 22 ] TCP/IPがインターネットワーキング用のマルチベンダーネットワークで広く使用されるようになりました。

OSI参照モデルは、現在でも教育や文書作成の参考資料として使用されています。[ 23 ]しかし、当初このモデル用に考案されたOSIプロトコルは普及しませんでした。一部のエンジニアは、OSI参照モデルはクラウドコンピューティングにも依然として関連性があると主張しています。[ 24 ]一方、当初のOSIモデルは今日のネットワークプロトコルには適合せず、より簡略化されたアプローチを提案するエンジニアもいます。[ 25 ] [ 26 ]

定義

通信プロトコルは、あるホスト内のエンティティが、別のホスト内の同じ層にある対応するエンティティと対話することを可能にします。OSIモデルと同様に、サービス定義は、層Nに対して層N−1によって提供される機能を抽象的に記述します。ここで、Nはローカルホストで動作する7層のプロトコルの1つです（N=1は最も基本的な層であり、多くの場合、リストの最後に示されます）。

各レベルNでは、通信デバイス（レイヤー Nピア）の2つのエンティティが、レイヤー Nプロトコルを介してプロトコルデータユニット（PDU）を交換します。各 PDU には、サービスデータユニット（SDU）と呼ばれるペイロードと、プロトコル関連のヘッダーまたはフッターが含まれています。

2 つの OSI 互換デバイスによる通信によるデータ処理は次のように進行します。

  1. 送信されるデータは、送信デバイスの最上位層（レイヤーN）でプロトコル データ ユニット（PDU）に構成されます。
  2. PDUはN−1層に渡され、サービス データ ユニット( SDU )と呼ばれます。
  3. N−1層では、SDUはヘッダー、フッター、またはその両方と連結され、N−1層PDUが生成されます。その後、 N−2層に渡されます。
  4. このプロセスは最下位レベルに到達するまで継続され、そこからデータが受信デバイスに送信されます。
  5. 受信デバイスでは、データは一連のSDUとして最下位層から最上位層に渡され、各層のヘッダーまたはフッターから順に削除され、最上位層に到達して最後のデータが消費されます。

標準文書

OSI モデルは ISO/IEC 7498 で定義されており、次の部分で構成されています。

  • ISO/IEC 7498-1 基本モデル
  • ISO/IEC 7498-2 セキュリティアーキテクチャ
  • ISO/IEC 7498-3 命名とアドレス指定
  • ISO/IEC 7498-4 マネジメントフレームワーク

ISO/IEC 7498-1 は、ITU-T 勧告 X.200 としても公開されています。

レイヤーアーキテクチャ

勧告 X.200 では、1 から 7 までのラベルが付けられた 7 つのレイヤーが説明されています。レイヤー 1 はこのモデルの最下位レイヤーです。

OSIモデル
層 プロトコルデータユニット（PDU） 機能[ 27 ]
ホスト層 7 応用データリソース共有やリモート ファイル アクセスなどの高レベル プロトコル (例: HTTP )。
6 プレゼンテーションネットワークサービスとアプリケーション間のデータ変換（文字エンコード、データ圧縮、暗号化/復号化を含む）
5 セッション通信セッションの管理、つまり2つのノード間での複数の往復送信の形での継続的な情報交換
4 輸送セグメントセグメント化、確認応答、多重化を含む、ネットワーク上のポイント間のデータセグメントの信頼性の高い伝送
メディアレイヤー 3 ネットワークパケット、データグラム[ 28 ]アドレス指定、ルーティング、トラフィック制御を含むマルチノードネットワークの構築と管理
2 データリンクフレーム物理層で接続された2つのノード間のデータフレームの送信
1 物理的なビット、シンボル物理媒体を介した生のビットストリームの送受信

レイヤー1: 物理層

物理層は、ネットワーク インターフェイス コントローラ、イーサネット ハブ、ネットワーク スイッチなどのデバイスと物理的な伝送媒体との間で構造化されていない生のデータを送受信する役割を担っています。デジタル ビットを電気信号、無線信号、または光信号 (アナログ信号) に変換します。層の仕様では、電圧レベル、電圧変化のタイミング、物理的なデータ レート、最大伝送距離、変調方式、チャネル アクセス方法、物理コネクタなどの特性を定義します。これには、ピンのレイアウト、電圧、ラインインピーダンス、ケーブル仕様、ワイヤレス デバイスの信号タイミングと周波数が含まれます。ビット レートの制御は物理層で行われ、伝送モードを単方向、半二重、全二重として定義する場合があります。物理層のコンポーネントは、ネットワーク トポロジの観点から説明できます。物理層の仕様は、広く普及しているBluetooth、イーサネット、およびUSB標準の仕様に含まれています。あまり知られていない物理層仕様の例としては、 CAN標準があります。

物理層は、電圧や光パルスなどの物理信号をどのようにエンコードするかも規定します。例えば、銅線上では、1ビットは0ボルトから5ボルトへの信号遷移で表現され、0ビットは5ボルトから0ボルトへの信号遷移で表現されます。そのため、物理層で発生する一般的な問題は、メディア終端の誤り、EMI（電磁干渉）やノイズスクランブル、NICやハブの設定ミス、あるいは正しく動作しない状態などに関連することがよくあります。

データリンク層は、ノード間データ転送（直接接続された2つのノード間のリンク）を提供します。物理層で発生する可能性のあるエラーを検出し、必要に応じて修正します。物理的に接続された2つのデバイス間の接続を確立および終了するためのプロトコルを定義します。また、それらの間のフロー制御プロトコルも定義します。

IEEE 802はデータリンク層を2つのサブ層に分割します。[ 29 ]

  • メディア アクセス制御(MAC) 層 – ネットワーク内のデバイスがメディアにアクセスする方法とデータ送信の許可を制御する役割を担います。
  • 論理リンク制御(LLC) 層 – ネットワーク層プロトコルの識別とカプセル化を担当し、エラー チェックとフレーム同期を制御します。

802.3 Ethernet、802.11 Wi-Fi、802.15.4 Zigbeeなどの IEEE 802 ネットワークの MAC 層と LLC 層は、データ リンク層で動作します。

ポイントツーポイント プロトコル(PPP) は、同期シリアル ラインや非同期シリアル ラインなど、複数の異なる物理層で動作できるデータ リンク層プロトコルです。

既存の配線（電力線、電話線、同軸ケーブル）上で高速ローカル エリア ネットワークを提供する ITU-T G.hn 標準には、選択的繰り返しスライディング ウィンドウ プロトコルによるエラー訂正とフロー制御の両方を提供する完全なデータ リンク層が含まれています。

このレイヤーでのセキュリティ、具体的には (認証された) 暗号化は、MACsecで適用できます。

レイヤー3: ネットワーク層

ネットワーク層は、「異なるネットワーク」に接続されたノード間でパケットを転送するための機能的および手続き的な手段を提供します。ネットワークとは、多数のノードが接続できる媒体であり、各ノードはアドレスを持ち、ネットワークに接続されたノードは、メッセージの内容と宛先ノードのアドレスを提供するだけで、ネットワークに接続された他のノードにメッセージを転送できます。ネットワークは、メッセージを宛先ノードに配信する方法を見つけ、場合によっては中間ノードを経由してルーティングします。メッセージが大きすぎて、ノード間のデータリンク層で送信できない場合、ネットワークは、あるノードでメッセージを複数のフラグメントに分割し、各フラグメントを個別に送信し、別のノードでフラグメントを再構成することで、メッセージ配信を実現します。配信エラーを報告する場合もありますが、必ずしも報告する必要はありません。

ネットワーク層でのメッセージ配信は必ずしも信頼性が保証されるわけではありません。ネットワーク層プロトコルは信頼性の高いメッセージ配信を提供することがありますが、必ずしもそうする必要はありません。

ISO 7498/4管理附属書で定義されている機能である多くの層管理プロトコルは、ネットワーク層に属します。これらには、ルーティングプロトコル、マルチキャストグループ管理、ネットワーク層情報およびエラー、ネットワーク層アドレス割り当てなどが含まれます。これらのプロトコルがネットワーク層に属するのは、ペイロードの機能によるものであり、それらを伝送するプロトコルによるものではありません。[ 30 ]

この層のセキュリティ、具体的には (認証された) 暗号化は、IPsecで適用できます。

第4層: トランスポート層

トランスポート層は、サービス品質（QoS）機能を維持しながら、ネットワークを介してアプリケーション間で送信元ホストから宛先ホストへ可変長データシーケンスを転送するための機能的および手続き的な手段を提供します。トランスポートプロトコルには、コネクション指向型とコネクションレス型の2種類があります。

これには、大きなプロトコルデータユニットや長いデータストリームを「セグメント」と呼ばれる小さなチャンクに分割する必要がある場合があります。これは、ネットワーク層が最大転送単位（MTU）と呼ばれる最大パケットサイズを課すためです。MTUは、2つのホスト間のネットワークパス上のすべてのデータリンク層によって課される最大パケットサイズに依存します。データセグメント内のデータ量は、ネットワーク層ヘッダーとトランスポート層ヘッダーを収容できる程度に小さくなければなりません。例えば、イーサネット経由で転送されるデータの場合、MTUは1500バイト、TCPヘッダーの最小サイズは20バイト、IPv4ヘッダーの最小サイズは20バイトなので、最大セグメントサイズは1500-(20+20)バイト、つまり1460バイトになります。データをセグメントに分割するプロセスはセグメンテーションと呼ばれ、トランスポート層のオプション機能です。TCPやOSIコネクション指向トランスポートプロトコル（COTP）などの一部のコネクション指向トランスポートプロトコルは、受信側でセグメントのセグメンテーションと再構成を行います。UDPや OSI コネクションレス型トランス ポート プロトコル (CLTP) などのコネクションレス型トランスポート プロトコルでは、通常はそうではありません。

トランスポート層は、フロー制御、エラー制御、シーケンスおよび存在の確認応答を通じて、送信元ホストと宛先ホスト間の特定のリンクの信頼性も制御します。一部のプロトコルは状態指向およびコネクション指向です。つまり、トランスポート層はセグメントを追跡し、送達に失敗したセグメントを確認応答ハンドシェイクシステムを通じて再送信することができます。また、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を提供し、エラーが発生していない場合は、次のデータを送信します。

しかし、トランスポート層では信頼性は厳密な要件ではありません。例えば、UDPのようなプロトコルは、パケット損失、順序変更、エラー、重複を許容するアプリケーションで使用されます。ストリーミングメディア、リアルタイムマルチプレイヤーゲーム、Voice over IP (VoIP)などは、パケット損失が通常は致命的な問題とならないアプリケーションの例です。

OSIコネクション指向トランスポートプロトコルは、クラス0（TP0とも呼ばれ、最も機能が少ない）からクラス4（TP4、インターネットに似た信頼性の低いネットワーク向けに設計）までの5つのコネクションモードトランスポートプロトコルクラスを定義しています。クラス0にはエラー回復機能は含まれておらず、エラーのない接続を提供するネットワーク層で使用するために設計されています。クラス4はTCPに最も近いですが、TCPにはOSIがセッション層に割り当てている正常な終了などの機能が含まれています。また、すべてのOSI TPコネクションモードプロトコルクラスは、データの高速化とレコード境界の保持を提供します。TP0～4クラスの詳細な特性を次の表に示します。[ 31 ]

機能名 TP0TP1TP2TP3TP4
コネクション指向ネットワーク はいはいはいはいはい
コネクションレスネットワーク いいえいいえいいえいいえはい
連結と分離 いいえはいはいはいはい
セグメンテーションと再構成 はいはいはいはいはい
エラー回復 いいえはいはいはいはい
接続を再開する[ A ]いいえはいいいえはいいいえ
単一仮想回線での多重化/多重分離いいえいいえはいはいはい
明示的なフロー制御 いいえいいえはいはいはい
タイムアウト時の再送信 いいえいいえいいえいいえはい
信頼できる輸送サービス いいえはいいいえはいはい
  1. ^確認応答されていないPDUの数が多すぎる場合。

トランスポート層を視覚化する簡単な方法は、郵便物や小包の発送と分類を扱う郵便局に例えることです。郵便局は、郵便物の外側の封筒だけを検査して、配達の有無を判断します。上位層には、受取人だけが読める暗号化プレゼンテーション サービスなど、二重の封筒に相当するものがあります。大まかに言うと、トンネリング プロトコルはトランスポート層で動作します。たとえば、IBMのSNAやNovellのIPXなどの非 IP プロトコルを IP ネットワーク経由で伝送したり、 IPsecでエンドツーエンドの暗号化を行ったりします。Generic Routing Encapsulation (GRE) はネットワーク層プロトコルのように見えますが、ペイロードのカプセル化がエンドポイントでのみ行われる場合、GRE は、IP ヘッダーを使用しながらエンドポイントに配信する完全なレイヤー 2 フレームまたはレイヤー 3 パケットを含むトランスポート プロトコルに近くなります。L2TPは、トランスポート セグメント内でPPPフレームを伝送します。

インターネット プロトコル スイートの伝送制御プロトコル(TCP) とユーザー データグラム プロトコル(UDP) は、OSI 参照モデルに基づいて開発されておらず、トランスポート層の OSI 定義に厳密に準拠していませんが、一般的に OSI 内のレイヤー 4 プロトコルとして分類されます。

トランスポート層セキュリティ（TLS）も厳密にはこのモデルには当てはまりません。トランスポート層とプレゼンテーション層の特性を含んでいます。[ 32 ] [ 33 ]

レイヤー5: セッション層

セッション層は、2台以上のコンピュータ間の接続を確立し、接続を制御し、切断を終了します。これは「セッション」と呼ばれます。セッション層の一般的な機能には、ユーザーのログオン（確立）とログオフ（終了）が含まれます。この機能を含め、FTPクライアントやMicrosoftネットワーク用NFSクライアントなど、ほとんどのクライアントソフトウェアには認証方式も組み込まれています。したがって、セッション層は、ローカルアプリケーションとリモートアプリケーション間の接続を確立、管理、および終了します。また、セッション層は、全二重、半二重、または片方向通信をサポートし、Web会議アプリケーションにおける音声ストリームとビデオストリームなど、関連する2つのデータストリーム間のセッションのチェックポイント設定、中断、再開、および終了の手順を確立します。したがって、セッション層は、リモートプロシージャコールを使用するアプリケーション環境では、通常、明示的に実装されます。

レイヤー6: プレゼンテーションレイヤー

プレゼンテーション層は、送信メッセージをカプセル化してプロトコルスタックに渡す際に、データフォーマットとデータ変換をアプリケーション層で指定された形式に行います。また、受信メッセージをカプセル化解除してプロトコルスタックに渡す際に、逆の変換が行われる場合もあります。まさにこのため、送信メッセージはカプセル化時にアプリケーション層で指定された形式に変換され、受信メッセージはカプセル化解除時に逆の変換が行われます。

プレゼンテーション層は、プロトコル変換、データの暗号化、データの復号化、データの圧縮、データの解凍、オペレーティングシステム間のデータ表現の非互換性、およびグラフィックコマンドを処理します。プレゼンテーション層は、データをアプリケーション層が受け入れ可能な形式に変換し、ネットワーク経由で送信します。プレゼンテーション層はデータとグラフィックをアプリケーション層の表示形式に変換するため、プレゼンテーション層は構文層と呼ばれることもあります。[ 34 ]このため、プレゼンテーション層は、抽象構文記法1の基本符号化規則（ASN.1）を介して構文構造の転送をネゴシエートし、 EBCDICでコード化されたテキストファイルをASCIIでコード化されたファイルに変換したり、オブジェクトやその他のデータ構造をXMLとの間でシリアル化したりする機能を備えています。[ 4 ]

レイヤー7: アプリケーション層

アプリケーション層は、OSI参照モデルの中でエンドユーザーに最も近い層です。つまり、OSI参照モデルとユーザーの両方が、ファイルエクスプローラーやMicrosoft Wordなど、クライアントとサーバー間の通信コンポーネントを実装するソフトウェアアプリケーションと直接対話することになります。このようなアプリケーションプログラムは、 Webブラウザや電子メールプログラムなどのアプリケーションの場合のように、通信機能を通じてアプリケーション層に直接統合されない限り、OSI参照モデルの範囲外となります。その他のソフトウェアの例としては、ファイルとプリンターの共有のためのMicrosoft Network Softwareや、共有ファイルリソースにアクセスするためのUnix/Linux Network File System Clientなどがあります。

アプリケーション層の機能には、一般的にファイル共有、メッセージ処理、データベースアクセスなどがあり、HTTP、FTP、SMB/CIFS、TFTP、SMTPといったアプリケーション層で最も一般的なプロトコルが利用されます。通信相手を特定する際、アプリケーション層は、送信するデータを持つアプリケーションが通信相手のIDと可用性を判断します。アプリケーション層における最も重要な区別は、アプリケーションエンティティとアプリケーションの区別です。例えば、予約ウェブサイトには2つのアプリケーションエンティティがあるとします。1つはHTTPを使用してユーザーと通信し、もう1つは予約を記録するためのリモートデータベースプロトコルです。これらのプロトコルはどちらも予約とは無関係です。予約ロジックはアプリケーション自体にあります。アプリケーション層には、ネットワーク内のリソースの可用性を判断する手段はありません。[ 4 ]

クロスレイヤー機能

クロスレイヤ機能は、特定のレイヤに結び付けられていないが、複数のレイヤに影響を与える可能性のあるサービスです。[ 35 ]管理やセキュリティなどの直交する側面は、すべてのレイヤに関係します（ITU-T X.800勧告[ 36 ]を参照）。これらのサービスは、伝送データのCIAトライアド（機密性、完全性、可用性）の向上を目的としています。通信サービスの可用性は、ネットワーク設計とネットワーク管理プロトコル の相互作用によって決まるため、実際にはクロスレイヤ機能が標準となっています。

クロスレイヤー機能の具体的な例としては、次のようなものがあります。

  • ITU-T X.800勧告で定義されているセキュリティサービス（電気通信）[ 36 ] 。
  • 管理機能、つまり 2 つ以上のエンティティの通信を構成、インスタンス化、監視、終了することを許可する機能: 特定のアプリケーション層プロトコルであるCommon Management Information Protocol (CMIP) とそれに対応するサービスであるCommon Management Information Service (CMIS) があり、インスタンスを処理するために各層と対話する必要があります。
  • マルチプロトコルラベルスイッチング（MPLS）、ATM、X.25は3aプロトコルです。OSIはネットワーク層を3つのサブ層に分割します。3a) サブネットワークアクセス、3b) サブネットワーク依存収束、3c) サブネットワーク独立収束です。[ 37 ]これは、回線ベースのクライアントとデータグラムベースのサービスモデルを提供するパケット交換クライアントの両方に、統一されたデータ伝送サービスを提供するために設計されました。IPパケットだけでなく、ネイティブATM、SONET、イーサネットフレームなど、さまざまな種類のトラフィックを伝送できます。レイヤー2.5への言及も見られます。
  • 無線チャネルは時間とともに変化する性質を持つため、無線ネットワークではMAC層とPHY層間のスケジューリングが不可欠です。MAC層がPHY層からチャネル状態情報を取得する必要があるため、良好なチャネル条件でのみパケット送信をスケジューリングすることで、ネットワークスループットが大幅に向上し、エネルギーの無駄を回避できます。[ 38 ]

プログラミングインターフェース

OSI参照モデルもOSIプロトコル仕様も、意図的に抽象的なサービス記述を除き、プログラミングインターフェースを概説していません。プロトコル仕様はピア間の通信方法を定義しますが、ソフトウェアインターフェースは実装に依存します。

たとえば、Network Driver Interface Specification (NDIS) とOpen Data-Link Interface (ODI) は、メディア (レイヤー 2) とネットワーク プロトコル (レイヤー 3) 間のインターフェイスです。

他のネットワークスイートとの比較

以下の表は、OSIの階層、初期のOSIプロトコル、そして現代のOSIプロトコルの近似値の一覧です。この対応は大まかです。OSIモデルには、現代のインターネットにおけるIPスタックなど、後代のシステムには見られない特異性が含まれています。[ 26 ]

層 OSIプロトコル TCP/IPプロトコルシグナル伝達システム7 [ 39 ]アップルトークIPXSNAUMTSHTTPベースのプロトコル その他の例
#
名前
7
応用
  • トランザクションサービス
  • プレゼンテーションサービス
6
プレゼンテーション
  • ISO/IEC 8823
  • X.226
  • ISO/IEC 9576-1
  • X.236
プレゼンテーションサービス
5
セッション
  • ISO/IEC 8327
  • X.225
  • ISO/IEC 9548-1
  • X.235
ソケット（ TCP、RTP、PPTPでのセッション確立）
  • プレゼンテーションサービス
  • データフロー制御
4
輸送
  • ISO/IEC 8073
  • TP0
  • TP1
  • TP2
  • TP3
  • TP4（X.224）
  • ISO/IEC 8602
  • X.234
  • データフロー制御
  • トランスミッション制御
ポート番号を指定できます。
3
ネットワーク
ATP (トークントーク /イーサトーク)
  • トランスミッション制御
  • パスコントロール
範囲外です。URLではドメイン名の代わりにIP アドレスを使用できます。
2
データリンク
IEEE 802.3 フレーミングEthernet II フレーミング
範囲外です。
1
物理的な
TCP/IPスタックは、オクテットを通信する方法を提供している限り、物理的な媒体を気にしません。
  • 物理的な
UMTS無線インターフェース範囲外です。

TCP/IPモデルとの比較

インターネットのTCP/IPモデルにおけるプロトコルの設計は、厳密な階層的カプセル化やレイヤリングとは無関係である。RFC 3439には「レイヤリングは有害である」というセクションがある。[ 48 ] TCP /IPは、含まれるプロトコルの動作範囲から導き出される4つの広範な機能層を認識している。すなわち、ソフトウェアアプリケーションのスコープ、ホスト間トランスポートパス、インターネットワーキング範囲、そしてローカルネットワーク上の他のノードへの直接リンクのスコープである。[ 49 ] 

OSI モデルとは異なる階層化の概念を使用しているにもかかわらず、これらのレイヤーは次のように OSI 階層化スキームと比較されることがよくあります。

  • インターネットアプリケーション層は、OSI アプリケーション層、プレゼンテーション層、およびセッション層の大部分にマップされます。
  • TCP/IPトランスポート層は、OSI セッション層と OSI トランスポート層の正常なクローズ機能にマップされます。
  • インターネット層は、 OSI ネットワーク層のサブセットとしての機能を実行します。
  • リンク層はOSI データリンク層に対応し、物理層と同様の機能や OSI のネットワーク層のいくつかのプロトコルを含む場合があります。

これらの比較は、ネットワーク層の内部構成の改良ではなく、ISO 7498 で定義されている元の 7 層プロトコル モデルに基づいています。

OSIプロジェクトの一環として規定されたOSIプロトコルスイートは、複雑すぎて非効率であり、実装が不可能であると多くの人から考えられました。[ 50 ]ネットワークに「フォークリフトアップグレード」アプローチを採用したOSIプロトコルスイートは、既存のネットワークプロトコルをすべて廃止し、スタックの全層で置き換えることを規定しました。これは実装を困難にし、他のネットワーク技術に多額の投資をしている多くのベンダーやユーザーから抵抗を受けました。さらに、これらのプロトコルにはオプション機能が多すぎたため、多くのベンダーの実装は相互運用性に欠けていました。[ 50 ]

OSIモデルは今でも参照されることが多いものの、インターネットプロトコルスイートはネットワークの標準となっています。TCP/IPは、コンピュータネットワークへの実用的なアプローチと、簡素化されたプロトコルの独立した実装により、実用的な方法論となりました。[ 50 ] OSIスタックの一部のプロトコルと仕様は現在も使用されており、その一例としてIS-ISが挙げられます。これはOSI用にISO/IEC 10589:2002として規定され、TCP/IPでインターネット用にRFC 1142として適応されました。[ 51 ]

参照

参考文献

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  3. ^ “OSIモデルとは何か？” Forcepoint . 2018年8月10日. 2022年3月24日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2022年5月20日閲覧。
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