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これで判ったレイヤーのこと|通信プロトコルを層構造にする理由

高層ビル

通信のルール(プロトコル)をレイヤー構造にしている意味を紹介します。ルールをレイヤー(階層)に分けると複雑な送受信の約束事も単純化されます。この記事では、レイヤー(階層)構造にする意味を分かり易く解説しています。

なぜ通信プロトコルはレイヤー構造なの?

通信関係の専門書には、プロトコルはレイヤー構造になっていると説明されています。

レイヤー構造は、層が積みあがったもので四角い積み木が数段重なったような模式図で紹介されることが多いのです。

レイヤーを嫌になる人は、模式図の意味とレイヤーが結びつかない人も多いでしょう。

レイヤー構造にする理由は、複雑な通信プロトコル(ルール)を単純化するためなのです。

同種のもの同士をレイヤーにする利点

複雑複雑

相互のコンピューターや、さまざまな機材などを通して通信するためには、データや情報が同じルールで送受信されなければなりません。

ウェブの世界では、ルールは「プロトコル」と呼ばれていて、「データ形式」と「通信手順」があります。

これらのルールや手順を定めると複雑で大変な作業になってしまいます。

これに対処するため考え出された方法は、作業ごとのプロトコル(ルール)をレイヤー(階層)に分けて、それぞれの作業を単純化することです。

こうして単純化した作業のプロトコルをレイヤー(階層)にしたのです。

全体をみると複雑な作業でも、各レイヤー(階層)は、単純なルールで構成されています。

では、どのようにしてレイヤー(階層)を作るのかを見ていきましょう。

《レイヤーの上下層の関係》
レイヤーの構成は、関連するもの同士をまとめて1つの層に入れます。共通しているものや単純なものは下の階層へ、複雑な機能や個別の機能を実現するルールは上の階層に入れることにします。

このようにして各レイヤーを作って、上下階層の位置関係を明確化します。

次に、情報をスムーズに伝えるため上の階層のプロトコルは、下の階層のプロトコルを利用できる仕組みにします。

具体例があると分かり易いため、料理の作り方をレイヤーに分ける例を紹介します。

レイヤーの具体例

肉野菜炒めを作るには、野菜や肉の切り方のような「素材の加工法」の階層と、肉野菜炒めの作り方の手順の、「調理法」の階層に分けます。

「素材の加工法」という階層(レイヤー)は、共通しているものや単純なものの分類にして下のレイヤーに置きます。

「調理法」は、上の階層(レイヤー)にします。

このようなレイヤーに分けると、野菜や肉を切る担当者は、切り方の手順だけに精通すれば良いので作業は単純化します。

また、肉野菜スープという類似したレシピを加えた時にも、野菜や肉の切り方は、肉野菜炒めの時と共通事項として使いまわしが可能になります。

この具体例をみると、同じような作業のルールは同じ場所(レイヤー)に置いて、必要な時に見に行けば良いので、ルールを単純化することが理解できたでしょう。

まとめ

通信のルール(プロトコル)をレイヤー構造にしている意味について紹介してきました。

ルールを、レイヤー(階層)に分けることで複雑な送受信に関わる約束事も、単純化できることを理解して頂けたことでしょう。

実際の通信プロトコルのレイヤーは、コンピューターネットワークに求められる機能を7階層で整理した「OSI(Open System Interconnection)参照モデル」を使って、別の機会に紹介することにします。

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iyasaretaihito
子どもの時から、昆虫や恐竜、宇宙などに興味がある理科大好きな理系人間です。 会社は半導体設計関連会社に勤務して、60歳で定年退職後は趣味に没頭する、のん気なおじさんです。