U「OSI参照モデルって7層あるって知ってるけど、順番が覚えられない」という声をよく聞きます。試験でも「第3層はどれか」という問われ方をするので、層の番号と名前と代表プロトコルをセットで整理することが大事です。今日はネットワークの基礎から、試験に直結する形で丁寧に整理していきます。
ネットワーク通信を「層（レイヤー）」に分けて整理した規格が OSI参照モデル（7層）と TCP/IP（4層）です。試験では「第n層の機能はどれか」「このプロトコルが属する層はどれか」という形で出題されます。まずOSI7層の構造を視覚的に押さえ、次に代表プロトコルを対応づけていきましょう。
目次
OSI参照モデルの7層を図で整理する
OSI参照モデルは、異なるメーカーの機器が通信できるよう ISOが策定した国際標準です。通信を7つの層に分け、各層が独立して機能するよう設計されています。
7
アプリケーション層
HTTP・HTTPS・FTP・SMTP・POP3・DNS・DHCP ※ユーザーが直接使うサービス
6
プレゼンテーション層
データの形式変換・暗号化・圧縮 例：SSL/TLS（暗号化）、JPEG・MP3（形式変換）
5
セッション層
通信の開始・維持・終了を管理 例：NetBIOS、RPC
4
トランスポート層
TCP・UDP ※信頼性ある通信（TCP）or 高速通信（UDP）の選択
3
ネットワーク層
IP・ICMP・ARP ※IPアドレスによる経路制御。ルーターが動作する層
2
データリンク層
Ethernet・PPP・MACアドレス制御 ※スイッチ・ブリッジが動作する層
1
物理層
電気信号・光信号・ビット列の送受信 ※ケーブル・ハブ・リピーターが動作する層
暗記の鍵：「物デネトセプア」（ぶつでねとせぷあ）
物理・データリンク・ネットワーク・トランスポート・セッション・プレゼンテーション・アプリケーション。番号は下（1）が物理、上（7）がアプリケーションです。
物理・データリンク・ネットワーク・トランスポート・セッション・プレゼンテーション・アプリケーション。番号は下（1）が物理、上（7）がアプリケーションです。
TCP/IPの4層とOSIとの対応
インターネットで実際に使われているのは TCP/IP（4層モデル）です。OSIの7層と対応しているので、セットで覚えておきましょう。
| TCP/IP層 | 対応するOSI層 | 代表プロトコル |
|---|---|---|
| アプリケーション層 | 7・6・5層に相当 | HTTP、HTTPS、FTP、SMTP、POP3、DNS、DHCP |
| トランスポート層 | 4層に相当 | TCP（信頼性重視）、UDP（速度重視） |
| インターネット層 | 3層に相当 | IP（IPv4・IPv6）、ICMP、ARP |
| ネットワークインターフェース層 | 2・1層に相当 | Ethernet、Wi-Fi（IEEE 802.11） |
TCP vs UDP — 信頼性と速度のトレードオフ
トランスポート層のプロトコルとして TCP と UDP の違いは試験頻出です。「確実に届けたいか」「素早く届けたいか」で使い分けます。
TCP — Transmission Control Protocol
コネクション型・信頼性重視
3ウェイハンドシェイクで接続確立→データ送信→切断。パケット到達確認（ACK）あり。順序保証あり。再送制御あり。
使用例：HTTP・HTTPS・FTP・メール（SMTP・POP3）
使用例：HTTP・HTTPS・FTP・メール（SMTP・POP3）
UDP — User Datagram Protocol
コネクションレス型・速度重視
接続確立なしで即送信。到達確認なし。順序保証なし。再送なし。その分オーバーヘッドが小さく高速。
使用例：DNS・動画ストリーミング・VoIP・ゲーム通信
使用例：DNS・動画ストリーミング・VoIP・ゲーム通信
試験の引っかけパターン：「DNSはUDP」という点は要注意。名前解決（DNSクエリ）は通常UDPを使用します（速度優先）。ただしゾーン転送などではTCPも使用します。「DNSは常にTCPを使う」という選択肢は誤りです。
主要プロトコルの役割と使用ポート
| プロトコル | 役割 | ポート番号 | OSI層 |
|---|---|---|---|
| HTTP | WebページのデータをやりとりするWebの基本プロトコル | 80 | 第7層 |
| HTTPS | HTTPをSSL/TLSで暗号化したセキュアな通信 | 443 | 第7層 |
| FTP | ファイル転送プロトコル。制御用21番・データ転送用20番 | 20/21 | 第7層 |
| SMTP | メール送信プロトコル（送信側→サーバー、サーバー間） | 25/587 | 第7層 |
| POP3 | メール受信プロトコル（サーバーからメールを取り出す） | 110 | 第7層 |
| DNS | ドメイン名↔IPアドレスの名前解決（主にUDP使用） | 53 | 第7層 |
| DHCP | IPアドレスを端末に自動割り当てするプロトコル | 67/68 | 第7層 |
IPアドレスとサブネットマスクの基礎
IPv4アドレスは32ビット（4オクテット）で表され、ネットワーク部とホスト部に分かれます。どこまでがネットワーク部かを示すのが サブネットマスク（例：255.255.255.0）です。
| クラス | 先頭ビット | アドレス範囲 | ホスト数の目安 |
|---|---|---|---|
| クラスA | 0xxx | 1.0.0.0 〜 126.255.255.255 | 約1,600万台（大規模組織向け） |
| クラスB | 10xx | 128.0.0.0 〜 191.255.255.255 | 約65,000台（中規模組織向け） |
| クラスC | 110x | 192.0.0.0 〜 223.255.255.255 | 254台（小規模組織向け） |
| IPv6 | 128ビット | 2001::/128形式 | 事実上無限。アドレス枯渇解消 |
プライベートIPアドレスの範囲も確認しておきましょう：
クラスA: 10.0.0.0 〜 10.255.255.255 ／ クラスB: 172.16.0.0 〜 172.31.255.255 ／ クラスC: 192.168.0.0 〜 192.168.255.255。家庭・企業内部で自由に使えるアドレスです。
クラスA: 10.0.0.0 〜 10.255.255.255 ／ クラスB: 172.16.0.0 〜 172.31.255.255 ／ クラスC: 192.168.0.0 〜 192.168.255.255。家庭・企業内部で自由に使えるアドレスです。
ネットワーク機器の層と役割
| 機器 | 動作する層 | 役割 |
|---|---|---|
| リピーター・ハブ | 第1層（物理層） | 電気信号を増幅して全ポートに転送。宛先を見ない |
| スイッチ・ブリッジ | 第2層（データリンク層） | MACアドレスを見て適切なポートにだけ転送（スイッチングハブ） |
| ルーター | 第3層（ネットワーク層） | IPアドレスを見てネットワーク間の経路を選択して転送 |
| ゲートウェイ | 第4〜7層 | 異なるプロトコル体系のネットワークを接続。プロトコル変換 |
「スイッチとルーターの違い」は頻出です：スイッチは同じネットワーク内でMACアドレスを使って転送する機器。ルーターは異なるネットワーク間をIPアドレスで接続する機器。「スイッチはネットワーク層で動作する」は誤りです（データリンク層）。
試験頻出の確認問題
OSI参照モデルの第3層の名称と、その層で動作する代表的な機器は何か？
第3層はネットワーク層。代表的なプロトコルはIPで、この層で動作する機器はルーターです。ルーターはIPアドレスを参照してパケットの経路を決定します。スイッチは第2層（データリンク層）、ハブは第1層（物理層）で動作します。
TCPとUDPの最大の違いを一言で表すと？
TCPは信頼性重視（確認応答あり・再送あり）、UDPは速度重視（確認応答なし・再送なし）。Webブラウジング・メールはTCP、動画ストリーミング・DNS・VoIPはUDPを使用することが多いです。
均衡予算定理ならぬ「ポート番号の対応」：HTTPSのポート番号は？
HTTPSは443番ポートです。HTTPは80番、FTPは20/21番、SMTPは25番、POP3は110番、DNSは53番。443と80の違い（HTTPS vs HTTP）は試験頻出です。
この記事のまとめ
- OSI参照モデルは7層。下から「物デネトセプア」で覚える。第1層＝物理、第3層＝ネットワーク、第7層＝アプリケーション
- TCP/IPは4層モデル。OSIの7・6・5層→アプリ層、4層→トランスポート層、3層→インターネット層、2・1層→ネットワークIF層
- TCPは信頼性重視（確認応答あり）、UDPは速度重視（確認応答なし）。用途で使い分ける
- ルーター＝第3層（IPアドレス）、スイッチ＝第2層（MACアドレス）、ハブ＝第1層（信号増幅のみ）
- HTTP:80、HTTPS:443、FTP:20/21、SMTP:25、DNS:53 — ポート番号もセットで確認
ネットワークの基礎はIT関連の問題全体の土台になります。OSI7層の名称と対応プロトコル・機器の組み合わせを何度も確認して、確実に得点できる分野にしていきましょう。
