代表的なネットワークアーキテクチャ
ネットワークアーキテクチャとは
Section titled “ネットワークアーキテクチャとは”コンピュータ同士がデータをやり取りするには、お互いが同じルールに従って通信する必要があります。このルール（通信手順）の体系的な設計思想をネットワークアーキテクチャと呼びます。
ネットワークアーキテクチャでは、通信に必要な機能を「層（レイヤー）」という単位に分けて整理します。たとえば、手紙を送ることにたとえると、「文章を書く」「封筒に入れる」「郵便局に届ける」「配達する」のように、役割ごとに工程を分けるイメージです。
このように階層構造にすることで、各層が独立して変更・改良できるという大きなメリットが生まれます。たとえば、通信回線を光ファイバーから無線に変えても、上の層のソフトウェアを変更する必要がありません。
代表的なネットワークアーキテクチャとして、OSI基本参照モデルとTCP/IP階層モデルの2つがあります。
OSI基本参照モデル
Section titled “OSI基本参照モデル”OSI基本参照モデル（Open Systems Interconnection reference model）は、国際標準化機構（ISO）が策定した通信の標準的な設計モデルです。通信に必要な機能を7つの層に分けて定義しています。
「異なるメーカーの機器同士でも通信できるようにしよう」という目的で作られた、いわば通信の「共通言語」のような存在です。
7つの層の役割
Section titled “7つの層の役割”OSI基本参照モデルの各層を、下（物理的な部分）から上（利用者に近い部分）へ順に見ていきましょう。
| 層番号 | 層の名前 | 役割 | 身近なたとえ |
|---|---|---|---|
| 第1層 | 物理層 | 電気信号やケーブルなど、物理的な接続を担当 | 道路そのもの |
| 第2層 | データリンク層 | 隣り合う機器同士のデータ伝送と誤り検出 | 隣の交差点までの道案内 |
| 第3層 | ネットワーク層 | ネットワークをまたいだ経路選択（ルーティング） | 目的地までのカーナビ |
| 第4層 | トランスポート層 | データの信頼性確保（届いたか確認、順序の整理） | 書留郵便の配達確認 |
| 第5層 | セション層 | 通信の開始・終了の管理（セションの確立と切断） | 電話をかける・切る |
| 第6層 | プレゼンテーション層 | データの形式変換（文字コード、暗号化など） | 言語の翻訳 |
| 第7層 | アプリケーション層 | 利用者が直接使うサービスの提供（メール、Webなど） | 手紙の内容そのもの |
試験で出るポイント
TCP/IP階層モデル
Section titled “TCP/IP階層モデル”TCP/IP階層モデルは、インターネットで実際に使われている通信プロトコルの体系です。OSI基本参照モデルが「理論上の標準」であるのに対し、TCP/IPは実際のインターネット通信を支える実用的なモデルです。現在のインターネットはほぼすべてTCP/IPで動いています。
TCP/IP階層モデルでは、通信機能を4つの層に分けています。
| 層番号 | 層の名前 | 役割 | 代表的なプロトコル例 |
|---|---|---|---|
| 第1層 | ネットワークインタフェース層 | ケーブルやWi-Fiなど物理的な接続とデータ伝送 | Ethernet、Wi-Fi |
| 第2層 | インターネット層 | IPアドレスを使った経路選択 | IP |
| 第3層 | トランスポート層 | データの信頼性確保や通信の管理 | TCP、UDP |
| 第4層 | アプリケーション層 | 利用者向けのサービス提供 | HTTP、SMTP、DNS |
TCP/IPの名前は、中心となる2つのプロトコル「TCP（Transmission Control Protocol）」と「IP（Internet Protocol）」に由来しています。この2つが組み合わさることで、異なるネットワーク間でも信頼性の高い通信が実現できます。
試験で出るポイント
OSI基本参照モデルとTCP/IP階層モデルの対比
Section titled “OSI基本参照モデルとTCP/IP階層モデルの対比”OSI基本参照モデルとTCP/IP階層モデルは、考え方は似ていますが層の分け方が異なります。両者の対応関係を整理しましょう。
| OSI基本参照モデル（7層） | TCP/IP階層モデル（4層） |
|---|---|
| 第7層 アプリケーション層 | 第4層 アプリケーション層 |
| 第6層 プレゼンテーション層 | （同上） |
| 第5層 セション層 | （同上） |
| 第4層 トランスポート層 | 第3層 トランスポート層 |
| 第3層 ネットワーク層 | 第2層 インターネット層 |
| 第2層 データリンク層 | 第1層 ネットワークインタフェース層 |
| 第1層 物理層 | （同上） |
ポイントは次の通りです。
- OSIの上位3層（アプリケーション層・プレゼンテーション層・セション層）は、TCP/IPではアプリケーション層にまとめられています
- OSIの下位2層（物理層・データリンク層）は、TCP/IPではネットワークインタフェース層にまとめられています
- トランスポート層は、どちらのモデルでも同じ名前・同じ役割です
なぜ階層構造にするのか
Section titled “なぜ階層構造にするのか”ネットワークの通信機能を階層に分ける最大の理由は、柔軟性と保守性の向上です。
たとえば、有線LAN（Ethernet）から無線LAN（Wi-Fi）に変更する場合、影響を受けるのは物理的な接続を担当する下位の層だけです。上位の層で動くWebブラウザやメールソフトは、そのまま変更なく利用できます。
また、層ごとに開発を分担できるため、専門的な技術者がそれぞれの層に集中して改良を進めることもできます。これは、現代の複雑なネットワーク技術を支える重要な仕組みです。
試験で出るポイント