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OSI参照モデル

OSI (Open Systems Interconnect) 参照モデル (ISO 7498) は、物理トランスポートを下層に、またアプリケーション・プロトコルを上層に持つ、7 層のデータ通信モデルを定義します。図1 に示すこのモデルは、ネットワーク・プロトコル・スタックがどのように操作するかを理解するための基礎として、またネットワーク・スタック・インプリメンテーションを比較するための参照ツールとして広く受け入れられています。
各層は、上の層に対して一連の機能を提供すると同時に、下の層が提供する機能に依存します。論理的な観点からすれば、メッセージは重なった層から層へ縦方向にしか渡っていけませんが、各層は、他のノード上のその対等の層と直接通信します。7 つの層は以下のとおりです。

L7:アプリケーション層
アプリケーション層は最上位レイヤーに位置し、やり取りされたデータの内容を直接取り扱います。メール(SMTP)や、Webアクセス(HTTP)など、様々なアプリケーションに特化したプロトコルを扱います。アプリケーション・プロトコルは、最もユーザーに近寄った部分を担当します。

L6:プレゼンテーション層
プレゼンテーション層は、データの表現方式を管理します。送受信されたデータが圧縮や文字コード等の情報特性をデータ送信の部分と切り離して定義することにより、新しいデータ形式が現れても通信機器に影響を及ぼさずに対応することができます。

L5:セッション層
セッション層は、最終的な通信の目的に合わせてデータの送受信管理を行います。例えば、チャットのような対話型の通信とダウンロードのようなバースト的な性質を持つ通信では、通信特性が異なります。セッション層は、コネクション確立のタイミング管理やデータ転送のタイミング管理を行い、こうした差異を吸収します。半二重通信や全二重通信の区分などもセッション層で定義されます。

L4:トランスポート層
トランスポート層では、データ転送の制御を行います。ネットワーク層まででノード同士が世界中のどこに存在していても相互に通信できる枠組みが提供されますが、通信の品質は保証されません。その部分を補完して、伝送エラーの検出/再送を行い、ネットワークに流すデータ量を調節してネットワーク全体のスループットを維持する機能を提供するのがトランスポート層です。また、ネットワークアドレスはノードに対して付与されますが、ノード内で動いている複数のアプリケーションを特定するのもトランスポート層の重要な機能です。TCPやUDPなどが該当します。

L3:ネットワーク層
ネットワーク層は、エンドtoエンドでのデータのやり取りを規定します。ネットワーク層が存在することにより、異なる組織間や遠距離の組織間でもデータ通信が可能になります。MACアドレスをはじめとするデータリンクアドレスはローカルネットワーク内だけで有効であるため、ネットワークを越えた通信を行う場合に付け替える必要がありますが、ネットワーク層で提供されるアドレスは、通信の最初から最後まで一貫したアドレスです。IPがこの層に該当します。

L2:データリンク層
データリンク層は、同じネットワークに接続された隣接ノード間での通信について規定した層です。元々は1対1の通信を想定していましたが、ブロードキャストドメイン内の通信もサポートするため、MACアドレスなどのアドレス管理も行います。HDLC手順やMACフレームの規格などが該当します。

L1:物理層
物理層は最下位に位置し、システムの物理的、電気的性質を規定します。具体的には、0と1からなるディジタルデータを、どのように電流の波形や電圧的な高低に割り付けるのかといったこと、ケーブルが満たすべき抵抗などの要件、コネクタピンの形状などを定めます。

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Layer 2(L2)機能(VLAN)

・ポートVLAN (工場出荷時、全データポートはVLAN1に帰属)・・・図2参照
 > スイッチ上の各物理ポートを特定のVLANに帰属させ、タグなしパケットの送受信にあたって、スイッチ上に、
VLANごとに相互に分離・隔離されたブロードキャストドメインを構築する技術です。
 > BNT製品では、物理ポートが帰属するVLAN番号をPVID(Port VLAN ID)とよび、物理ポートにとっての、ネイティブVLANを意味する。
 > 仮に、タグ付きのパケットを受信した場合には、そのVLANIDがPVIDと同一である場合にのみ、
イングレス(受信)パケットはスイッチ内に配信される。PVIDを設定したポートからのエグレス(送信)パケットは、
タグなしパケットとして出力される。なお、PVID設定ポートからタグ付きパケットを送信させるには、明示的にtagged-pvidを指示しなければならない。

・VLANタギング(802.1q) ・・・図3参照
 > IEEE 802.1 ワーキンググループが、相互運用性を確保するために標準規格としてIEEE 802.1Qを制定している。
 > ブロードキャストドメインを識別するタグ付きパケットのイングレス(受信)処理にあたって、スイッチ上の各物理ポートに、
タグ上に設定された1から4094までのVLANIDを識別させて、スイッチ上の対応するブロードキャストドメインに選択的に配信する機能をさす。
なお、パケットのエグレス(送信)処理にあたっては、パケットのタグ上には、該当のVLANIDを設定する。
  • 図2:ポートVLAN

  • 図3:VLANタギング(802.1q)

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