【応用情報】OSI基本参照モデルとTCP/IPを解説

この記事ではOSI基本参照モデルとTCP/IPについてIT初心者にも分かりやすく解説します。

応用情報ではOSI基本参照モデルとTCP/IPに関する問題が出題されます。是非最後までご覧ください。

OSI基本参照モデルとプロトコル

世界中には色々な国やメーカで作られたコンピュータがありますが、
ネットワークの世界ではこれらのコンピュータ同士が情報をやり取りしています。
赤の他人同士のコンピュータが正確に情報をやり取りするためにはルールが必要です。
このルールのことをプロトコルと言います。

プロトコルには様々な種類があり、メールでデータをやり取りする時に必要なプロトコルやコンピュータ同士の通信を確立するために必要なプロトコルなどがあります。
これらのプロトコルを7層に分けたものがOSI基本参照モデルです。
OSI基本参照モデルの第1層から第7層のプロトコルを組み合わせることで、コンピュータ同士の通信が可能になります。

TCP/IP

ネットワーク通信で広く使われているプロトコルにTCPとIPがあります。
あまりにも広く使われているため、ネットワークの実質的な標準となりTCP/IPと呼ばれるようになりました。

TCP/IPは4つの階層から成り立ち、それぞれOSI基本参照モデルと下表のように対応しています。TCPとUDPはトランスポート層で扱い、IPはネットワーク層で扱います。

IP(Internet Protocol)

IPはデータをパケットに分割し、様々なネットワークを経由して宛先コンピュータに届くようにするプロトコルです。

データを伝送する時、データをパケットに分割して送ります。
なぜなら通信路に流せるデータ量が決まっているからです。

また、データは宛先コンピュータに届くまでに様々なネットワークを経由します。ネットワーク同士を接続して、データ転送を行う通信機器がルータです。IPはどのネットワークを経由してデータを届ければ良いのかを決定して、宛先コンピュータに届けるためのプロトコルです。

TCP

TCPは確実にデータが宛先に届いていることを担保する、信頼性の高い通信を行うためのプロトコルです。TCPではデータが適切に届いているかを判定して、届いていなかった場合には再送するという役割を果たします。

データが正しく伝送できた場合は、送信先が送信元に正しく届いたことを教えてあげます。

データに欠陥がある場合、送信先は返答をしません。
送信元は送信先から返答がないので、データが正しく届いていないと判定し再送します。
これがTCPで信頼性の高い通信が出来る理由です。

シーケンス番号

データの再送だけでは信頼性は担保出来ません。
何らかの理由で返答が途中で喪失した場合、データが再送されます。この時、送信先は同じデータを重複して受け取ることになります。

こんな時のためにデータを識別するシーケンス番号を使います。
シーケンス番号は重複データの破棄だけでなく、届いたデータの順序を制御する役割も持ちます。

UDP

UDPはTDPと違い、信頼性の担保は行わずに、リアルタイム性の高い通信を行うためのプロトコルです。信頼性の担保を行いないため、仕組みもシンプルで、再送制御をしたり順序制御することはありません。

応用情報技術者試験での出題例

令和5年度春期問34

令和4年度秋期問34

令和3年度秋期問34