1-4 TCP/IP モデルと OSI の対応

1. TCP/IP モデルとは

OSI 参照モデルが ISO によって体系的に標準化された参照モデルであるのに対し、TCP/IP モデルは実装が先行して発展した枠組みです。1970 年代の ARPANET 上で動いていたプロトコル群を IETF (Internet Engineering Task Force) が RFC として体系化していく過程で、事実上の標準 (de facto standard) として定着しました。

現在のインターネットそのものが、この TCP/IP の上に成立しています。Web の HTTP 通信、メール、DNS による名前解決、これらすべてが TCP/IP の階層構造に従って動作します。OSI は概念整理のための語彙として残り、実装としてのインターネット通信は TCP/IP モデルが担う、という棲み分けになっています。

2. TCP/IP 4 層モデルの全体像

TCP/IP モデルは、上から順に 4 つの層で構成されます。

• アプリケーション層: 利用者が直接扱う通信を担う層。OSI の L5〜L7 をひとまとめにした位置づけにある。
• トランスポート層: 通信の両端（エンドツーエンド）でデータの整合性や順序を制御する層。OSI の L4 に相当する。
• インターネット層: 異なるネットワーク同士を中継し、論理アドレスに基づいて経路を決定する層。OSI の L3 に相当する。
• ネットワークインターフェース層: 物理メディア上でビット列を伝送する層。OSI の L1〜L2 をひとまとめにしたもので、「リンク層」と呼ぶ流儀もある。

3. 各層の役割

アプリケーション層は、HTTP・SMTP・DNS など、利用者から見える通信プロトコルを収める層です。OSI ではセッション層・プレゼンテーション層・アプリケーション層に分かれていた機能を、TCP/IP では 1 つの層にまとめています。文字コード変換やセッション管理は、各プロトコルの内部で必要に応じて実装されます。

トランスポート層は、TCP と UDP のほぼ二択です。TCP はコネクション確立と再送制御により信頼性を担保し、UDP はそれらを省いて低遅延を優先します。

インターネット層には IP (IPv4 / IPv6) と ICMP が属します。論理アドレスである IP アドレスを用いた経路選択 (ルーティング) は、この層で完結します。

ネットワークインターフェース層は、Ethernet・Wi-Fi・PPP など物理メディアに直結する規格群を含みます。MAC アドレスによるフレーム伝送から、ケーブルや電波の物理仕様までがこの層に収まります。

4. OSI 7 層との対応関係

OSI と TCP/IP の対応を表で整理すると、以下のとおりです。

OSI 上位 3 層が TCP/IP のアプリケーション層に統合され、OSI 下位 2 層が TCP/IP のネットワークインターフェース層に統合される構造です。中央のトランスポート層とネットワーク層 (インターネット層) は、両モデルで一対一に対応します。

5. なぜ「実装としての TCP/IP」が残ったのか

OSI は理論的な完成度を優先して設計されたのに対し、TCP/IP は ARPANET 以降の実装が先行して現場に広がっていきました。標準化を待つよりも先に普及したことが、事実上の標準としての地位を確立する結果となりました。OSI は概念整理の語彙として、TCP/IP は実装の枠組みとして、両者は役割を分担しながら今に至っています。

6. 次節

続く 1-5 カプセル化と Ethernet・MAC アドレス では、データが各層を通過する際にヘッダが順次付加されていくカプセル化の仕組みを取り上げ、Ethernet フレームと MAC アドレスの役割まで含めて整理していきます。