【超図解】第1層 物理層とは？わかりやすく解説
はじめに
皆さんこんにちは！猿喰です。
ITパスポートや基本情報技術者で鬼門のネットワーク（ほとんどの方はネットワークの仕組みなんて関わらないで生きていけますからね）ですが、OSI参照モデルを理解するとネットワークが好きになるはず。
今回はOSI参照モデルの第1層、物理層の説明です。データリンク層との違いがわからない人も多いと思いますが、順番に見ていけば絶対理解できます、、！
＞＞OSI参照モデルについて最初から見たい方は以下の記事から御覧ください
それでは参りましょう～。
物理層とは
まず物理層とは、コンピュータとケーブルを 接続し、コンピュータが理解できる0101001001のようなビットデータを電気信号に変換する役割を持っています。
また「通信プロトコル」を7つの階層に分けて定義しているモデル、OSI参照モデルの中で、最も下位層の第１層がこの物理層です。
これから詳しく説明していきます。
と、その前にまず前提として、コンピュータの特徴からお話したいと思います。
コンピュータは0と1しか理解できません。
我々が日本語という言語を話し、理解するのと同様に、これはコンピュータの言語です。
もちろん、コンピュータに人間の言葉で命令しても、理解することはできません。
つまり、画像を受信してもメールを受信しても全て0と1の数字で処理し、理解しています。
この0と1の羅列、これをビットデータや、デジタル信号といいます。
このことを抑えた上で、通信の話に戻ります。
じゃあコンピュータが理解できる共通言語でやり取りすれば万事解決。といいたいところですが、
実は、この0と1の羅列であるビットデータは
コンピュータとコンピュータをつなぐLAN線を通ることは出来ません。
LAN線の中は図で波線で描かれている電気信号だけ通ることができます。
そのため、他のコンピュータと通信する際にビットデータを電気信号に変換するのが物理層の役割となります。
コンピュータのどこでビットデータを電気信号に変換してるのか
次は、具体的にコンピュータのどこで変換をしてるのかを見ていきたいと思います。
コンピュータにはNICというNetwork Interface Card）が搭載されています。
パソコンにはLANケーブルを挿す穴が付いてますが、
そこにくっついている部品がNICです。このNICが、ビットデータと電気信号の変換を行っています。
また、このNICには、MACアドレスという、世界で一意の番号が割り振られています。
このMACアドレスは、コンピュータ同士の通信を行う上で、送信先の住所のような役割を持っています。
次の第2層、データリンク層でも登場しますので、よく覚えておいてください。
参考までにですが、この番号は、製造メーカー番号と、自社製品に割り振る製造番号との組み合わせで出来ているため、世界中で一意、一つだけの番号になるようになっています。
物理層で代表される機器
ネットワーキングにおける物理層の役割は、これまで説明したとおりですが、
次に物理層で利用されている機器を紹介します。この真ん中の機器です。
これをリピータ。リピータハブといいます。
このリピータがどんな役割があるかを見ていきたいと思います。
上記の図のオレンジ色の波線を見て頂くとわかりますが、実は、電気信号というのは、
距離が長いとだんだん信号が弱くなってきてしまい、別のコンピュータがデータを受け取る頃には、もともと送信したデータと中身が異なる、ということが発生してしまいます。
そのためリピータは、届いた弱まった電気信号を、再度増幅して、送信先のLAN線に送る役割を持っています。
ただし、リピータの役割はあくまで受け取った電気信号をそのまま流すことにあります。
そのため複数のPCが接続されている場合は、その電気信号がどのPC宛かは判断せずに、全てのパソコンに転送します。
具体的には流れてきたデータをコピーして、接続されているポートに全て流します。図でいうと左から右のコンピュータに流れてるのがそれです。
受け取ったPCは自分宛てのデータじゃないならデータを破棄します。
誰ががデータを流すたびに、接続されているパソコンすべてに転送する特徴から、接続されてるパソコンが多ければ多いほどデータの衝突が発生して、ネットワーク効率が悪くなってしまう、という特徴もあります。
ということで、今回は物理層の役割と機器を紹介しました。
ご参考になれば、これ幸いです！
続いて第２層データリンク層を見ていきましょう！
おわりに
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