OSI参照モデルとは？ Webページ1枚でわかる通信の7階層

2026年11月6日 21:27

スマホでWebページを開くとき、画面に見えるのは一つの操作です。でも、その裏では「ページを要求する」「相手に届ける」「電波で送る」といった別々の仕事が進んでいます。

OSI参照モデルは、通信に必要な仕事を7つの階層に分けて整理する考え方です。まず覚えたいのは、層の名前よりも、それぞれが何を見て、何をするかです。

通信の7階層を、下から見る

層名前どんな仕事をする？第1層物理層ビットを電気・光・電波などの信号として送る第2層データリンク層同じリンクやLAN内でフレームを受け渡す。イーサネットではMACアドレスを使う第3層ネットワーク層IPアドレスなどを使い、複数のネットワークをまたいで届ける第4層トランスポート層通信するアプリ同士のデータの受け渡しを担う。TCPやUDPが代表例第5層セッション層やり取りの進め方や会話の区切りを管理する第6層プレゼンテーション層データの表現形式の違いを調整する第7層アプリケーション層アプリが使う通信のルールを提供する。HTTPなどが代表例

第5層と第6層は、実際のインターネット技術では機能が複数の場所に分かれたり、アプリケーション側に含まれたりします。まずは第1層から第4層と、HTTPなどがある第7層を具体例で押さえると理解しやすくなります。

物理層が運ぶのは、電気や光や電波

LANケーブルで伝わる電気信号、光ファイバーを通る光、Wi-Fiの電波は、物理層の話です。ここで扱うのは、隣の機器まで信号をどう伝えるかです。

たとえばLANケーブルが抜けていれば、その区間では信号が届きません。WebサイトのURLを調べる前に、まず接続そのものがあるかを確認する理由です。

MACアドレスは近くへ、IPアドレスはネットワークを越えて

パソコンが遠くのWebサーバーにデータを送りたいとします。宛先IPアドレスはWebサーバー側です。一方、家庭内の有線LANから出る最初の区間では、パソコンはフレームを家庭のルーターのMACアドレス宛てに送ります。

家の外にあるサーバーへ直接手渡すことはできないので、まず近くのルーターに渡す、という流れです。

L2スイッチは、フレームの宛先MACアドレスを手がかりに、LAN内で送り先のポートを選びます。
ルーターは、パケットの宛先IPアドレスを手がかりに、次にどちらへ渡すかを選びます。

イーサネットでつながった区間をルーターが中継するときは、受け取ったフレームを外し、次の区間用のフレームを作り直します。MACアドレスはその区間での受け渡し、IPアドレスはネットワークをまたぐ配送と考えると、役割を区別できます。

Webの要求が、ケーブルで送れる形になるまで

HTTPSでHTTP/2を使い、有線LANからアクセスする例を見てみましょう。

HTTPが「このページがほしい」という要求を作る。
TLSがその通信を保護する。
TCPが相手との間でデータを運ぶ。
IPが宛先に向けてネットワークをまたぐ配送を担う。
イーサネットが近くの機器へフレームを渡し、ケーブルが信号を運ぶ。

データに下の層が必要とする宛先などの情報を付けて渡すことを、カプセル化と呼びます。受信側では、下の層から順に必要な情報を読み取り、最終的にWebサーバーやブラウザーの処理につなげます。

TCP/IPモデルでは、通信を4つにまとめて考える

インターネットの仕組みを説明するときは、TCP/IPモデルも使われます。よく使われる4階層の整理では、次のようになります。

TCP/IPモデルOSI参照モデルとの大まかな対応例アプリケーション層第5〜7層の機能HTTP、DNSトランスポート層第4層TCP、UDPインターネット層第3層IPv4、IPv6リンク層第1〜2層の機能イーサネット、Wi-Fi

この対応は、二つのモデルを比べるための目安です。たとえばTLSをOSIの何層と呼ぶかを先に決めるより、HTTPの通信を保護し、HTTP/2の例ではTCPの上で動くと考えるほうが、実際の通信を追いやすくなります。

つながらないときは、どこまで進んだかを見る

たとえば、ケーブルを挿してもリンクが成立しないなら、第1層に近い問題が候補です。LAN内にはつながるのに別のネットワークへ出られないなら、IP設定やルーターを調べる手がかりがあります。ブラウザーに404が表示されたなら、少なくともHTTPの応答までは届いています。

層の名前を覚えると役立つのは、こういうときです。「どこが壊れたか」をいきなり当てるより、「どこまでは動いたか」を確認すると、調べる範囲を絞れます。

参考資料

なぜ1ギガ回線でも遅い？ L2スイッチ・Wi-Fi・光ファイバーでわかる通信速度
物理層とデータリンク層に関わる機器や通信規格を、家庭の接続で解説しています。
URLを入れてからページが表示されるまで。DNS・HTTP・Webサーバー入門
アプリケーション層で起きることを、URLを開く順番に沿って解説しています。

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