OSIの動きを実物で可視化 — どの機器が動く？

「アプリケーション層のときはソフトウェア、物理層のときはLANケーブル……」——OSIの各層が、実際のパソコン・OS・NIC(LANカード)・ケーブル・スイッチ・ルーターのどこで動いているかを、機器をハイライトしながら見せます。ソフトを選んで「進む」を押し、上の層から下の層へ、どこが作用するかを確かめてください。

例:

この層は「どこ」で動く？

OSIの各層は「実物のどこ」で動くのか

OSIの層は抽象的ですが、実際には役割ごとに“動く場所”が決まっています。上の可視化のとおり、大きく分けると次のようになります。

層	実際に動く場所
7 アプリケーション	アプリ本体（ブラウザ・メールソフト・エクスプローラーなど）
6 プレゼンテーション	ソフト/ライブラリ（文字コード変換・TLS暗号化）
5 セッション	ソフト/OS（通信の開始・終了の管理）
4 トランスポート	OSのTCP/IPスタック（ポート・TCP/UDP）
3 ネットワーク	OSのTCP/IPスタック＋途中のルーター
2 データリンク	NIC（LANカード）＋スイッチ
1 物理	LANケーブル・光ファイバー・電波（NICの物理部分）

ざっくり言うと、上位層（5〜7）はソフトウェア、中位層（3〜4）はOS、下位層（1〜2）はハードウェア（NIC・ケーブル・スイッチ・ルーター）で動いています。だから「アプリの不具合はアプリ層、ケーブルを挿し直して直るなら物理層、IPが届かないならネットワーク層…」というように、トラブルの切り分けにもそのまま使えます。

自分のPCで、各層の「実物」を確かめる

上の可視化で見た各層は、Windowsのコマンドで実際に中身をのぞけます。PowerShellやコマンドプロンプトで次のコマンドを実行すると、その層が扱っている情報が表示されます。

層	コマンド	見えるもの
1 物理層	`Get-NetAdapter`	Status（`Up` ならケーブルや無線がつながっている）と LinkSpeed（`1 Gbps` など、つながっている速さ）
2 データリンク層	`getmac`、`arp -a`	自分のNICのMACアドレス（`00-1A-2B-3C-4D-5E` のような12桁の16進数）と、同じLANの相手のMACアドレス
3 ネットワーク層	`ipconfig`、`route print`	自分のIPアドレスと、宛先 `0.0.0.0` の行に書かれたデフォルトゲートウェイ（LANの外へ出るときに渡すルーター）
4 トランスポート層	`Get-NetTCPConnection`	いまつながっている通信ごとの、自分側と相手側のポート番号（HTTPSなら相手側が `443`）
7 アプリケーション層	ブラウザの開発者ツール（`F12` → ネットワーク）	ブラウザが送ったHTTPリクエストと、サーバーから返ってきた応答

1層から順に見ていくと、物理的なつながり（1層）の上にMACアドレス（2層）、その上にIPアドレス（3層）、さらにポート番号（4層）が乗っていることが分かります。通信のトラブルを調べるときも、この順番で確かめていくのが基本です（下の層から確かめる切り分け）。

もっと深く理解する

データが層ごとにヘッダで包まれる「封筒の入れ子」や、覚え方（アプセトネデブ）は OSIをたとえで理解する、基礎からの解説は OSI参照モデルとは（基礎記事）、各層の詳細は OSI 7層エクスプローラー、カプセル化の往復アニメは OSIの可視化で確認できます。機器と層の関係はスイッチのMAC学習・IPとMAC もあわせて見てみてください。

基本情報技術者試験ではこう出る

「リピータ/ハブは第1層、スイッチ/ブリッジは第2層、ルーターは第3層」という機器と層の対応が定番です。この可視化で、各機器が“どの層まで見て動くか”を押さえておけば確実です。関連：OSIをたとえで理解する／ OSIの可視化／可視化一覧。

よくある質問

Q. スイッチにはIPアドレスがないの？
A. 通信を中継する仕事だけなら、スイッチはMACアドレス（2層）だけを見て転送するので、IPアドレスはいりません。ただし、管理機能つきのスイッチは、設定画面に入るための管理用IPアドレスを持っています。これは中継とは別の、スイッチ自身への入り口です。

Q. Wi-Fi（無線LAN）は何層？
A. Wi-Fiの規格（IEEE 802.11）は、電波で0と1を送る1層と、MACアドレスで相手を決める2層を定めています。ケーブルが電波に替わっただけで、3層より上（IPやTCP）は有線LANと同じです。