ハッカー初心者にもわかるOSIモデル入門ネットワークの「7つの仕事」

ホワイトハッカーの知識

インターネットやセキュリティの本を読むと、必ずと言っていいほど出てくるのが「OSI参照モデル(OSIモデル)」ですね。しかし、多くの人にとっては「7層？アプリケーション？よく分からないカタカナの並び・・・」で終わってしまいます。

この記事では、OSIモデルを「ネットワークの7つの仕事」として、初心者でもイメージできるように、たとえ話や身近な例を使って丁寧に解説しました。

※イメージです。

OSIモデルとは

OSI(Open Systems Interconnection)モデルとは、コンピュータ同士が通信するときの「役割分担」を、7つの階層に分けて整理した考え方です。

実際のインターネットは、TCP/IPモデルという別の分け方で動いていますが、学習や理解のためには、この7層に分けたOSIモデルがとても便利なのです。

7つの層の名前

上から順番にこうなります。

1.アプリケーション層

2.プレゼンテーション層

3.セッション層

4.トランスポート層

5.ネットワーク層

6.データリンク層

7.物理層

上に行くほど「人間寄りの世界」、下に行くほど「機械寄り・物理的な世界」だと考えるとつかみやすいです。

7つの層の名前の覚え方(私流)

私は、7つの層を

「up set ね。デブ」

と呼んで覚えています。

※意味はありません。(^^ なんとなく、語呂がよさそうなので。

OSIモデルの各層について

身近な例にたとえて説明します。

7層　アプリケーション層(ブラウザやLINEの世界)

・例：Webブラウザ、メールソフト、LINE、オンラインゲーム

・HTTP、FTP、SMTP などのプロトコルがここに登場

たとえば

「あなたがスマホでLINEメッセージを書く行為」がこの層です。

「友達にメッセージを送りたい」「Webページを見たい」という動作を、ネットワークの世界に渡す入口の役割を持っています。

6層　プレゼンテーション層(読める形に整える編集者)

・データの形式をそろえる(文字コードなど)

・暗号化・復号、圧縮・伸長もここ

たとえば

日本語・英語・絵文字をごちゃ混ぜで送らず、「相手が読めるようにちゃんと同じルールで整える編集者」のような存在です。

HTTPSで暗号化されたデータを元に戻す(復号)処理もこの層のイメージです。

5層　セッション層(会話の開始と終了を仕切る進行役)

・通信の開始・維持・終了を管理。

・長時間の通信で「つながり続けている状態」を保つ役割。

たとえば

オンライン会議アプリで

「会議を開始」→ 会話スタート

「まだ話しています」→ セッション維持

「会議を終了」→ セッション終了

を裏で管理している司会者のような役です。

4層　トランスポート層(荷物を小分けにして安全に届ける宅配便)

・データを小さいかたまり(セグメント)に分割。

・配達時、データの順番が入れ替われば並べ直す。

・足りないもの(データが届かない場合)は再送する。

・TCP／UDPといったプロトコルが活躍。

たとえば

大きな荷物をいくつかの段ボールに分けて送る宅配便です。

伝票番号で管理して、「全部届いたかな」「途中で壊れてないかな」と確認します。

TCPは「確認してから次へ進む慎重派」、UDPは「確認なしでどんどん投げるスピード重視派」と覚えるとわかりやすいです。

3層　ネットワーク層(住所：IPアドレスを使って道順を決めるナビ)

・IPアドレスで送り先のコンピュータを指定。

・ルーターがルート(経路)を決める。

・インターネット全体の「地図」を使うイメージ。

たとえば

Googleマップやカーナビのように、「この住所に行くには、この道を通るのがよさそうだ」と決める役割です。

ここで活躍するのが「ルーター」になります。

2層　データリンク層(同じ建物の中で部屋番号を頼りに荷物を配る)

・同じネットワーク内(同じLAN)での通信。

・MACアドレスを使って機器を識別。

・スイッチがここで動いている。

たとえば

同じ学校の中で、クラスごとの教室にプリントを配るイメージです。

建物(ネットワーク)は同じだけど、どの教室(機器)に配るかを決めるのがデータリンク層です。

ここで使う「部屋番号」のようなものが MACアドレスです。

1層　物理層(電気・光・電波で0と1を運ぶトラック)

・LANケーブル、光ファイバー、Wi-Fiの電波など物理的な部分。

・0と1を電気や光のON/OFFで表現して送る。

たとえば

実際に道路を走るトラックそのものです。

上の層では文字列や画像でも、最終的には「0と1の並び」電気や光のON/OFFとして物理的に運ばれています。