Windows ネットワーク アーキテクチャと OSI モデル

このトピックでは、Windows ネットワーク アーキテクチャと、Windowsネットワーク ドライバーが OSI モデルの下位 4 層を実装する方法について説明します。

モデルのすべての 7 つのレイヤーの一般的な情報については、 OSI モデルを参照してください。

Microsoft Windows オペレーティング システムは、国際標準化機構 (ISO) によって開発された 7 層ネットワーク モデルに基づくネットワーク アーキテクチャを使用します。

1978年に導入されたISOオープンシステム相互接続(OSI)リファレンスモデルは、ネットワークを「各層に割り当てられた特定の一連の機能を備えた一連のプロトコルレイヤー」と表現しています。 各レイヤーは、サービスの実装方法の詳細からこれらのレイヤーを保護しながら、より上位のレイヤーに特定のサービスを提供します。 隣接するレイヤーの各ペア間の適切に定義されたインターフェイスは、下位レイヤーが提供するサービスを上位レイヤーに定義し、それらのサービスにアクセスする方法を定義します。

次の図は、OSI モデルを示しています。

diagram illustrating the osi reference model.

Microsoft Windows ネットワーク ドライバーは、OSI モデルの下位 4 層を実装します。

物理レイヤー

物理レイヤーは、OSI モデルの最も低いレイヤーです。 このレイヤーは、物理メディアを介した非構造化生ビット ストリームの受信と送信を管理します。 物理媒体に対する電気的/光学的、機械的、機能的なインターフェースについて説明します。 物理層は、すべての上位層の信号を伝送します。

Windowsでは、物理層は、ネットワーク インターフェイス カード (NIC)、そのトランシーバー、および NIC が接続されているメディアによって実装されます。

データ リンク レイヤーは物理アドレス間でフレームを送信し、物理層で発生するエラー検出と回復を担当します。

さらに、データ リンク層は、電気電子学会 (IEEE) によってメディア アクセス制御 (MAC) と論理リンク制御 (LLC) の 2 つのサブレイヤーに分割されます。

MAC

MAC サブレイヤーは、物理レイヤーへのアクセスを管理し、フレーム エラーをチェックし、受信したフレームのアドレス認識を管理します。

Windows ネットワーク アーキテクチャでは、MAC サブレイヤーが NIC に実装されます。 NIC は、ミニポート ドライバーと呼ばれるソフトウェア デバイス ドライバーによって制御 されます。 Windowsでは、WDM ミニポート ドライバー、ミニポート呼び出しマネージャー (MCM)、ミニポート中間ドライバーなど、ミニポート ドライバーのいくつかのバリエーションがサポートされています。

LLC

LLC サブレイヤーは、あるノードから別のノードへのデータ フレームのエラーのない転送を提供します。 LLC サブレイヤーは、論理リンクの確立と終了、フレーム フローの制御、フレームのシーケンス、フレームの受信確認、および未確認フレームの再送信を行います。 LLC サブレイヤーは、フレームの受信確認と再送信を使用して、上記のレイヤーへのリンクを介して実質的にエラーのない送信を提供します。

Windowsでは、LLC サブレイヤーはプロトコル ドライバーと呼ばれるソフトウェア ドライバーによって実装されます。

ネットワーク層

ネットワーク 層は、サブネットの操作を制御します。 このレイヤーは、次に基づいて、データが取得する必要がある物理パスを決定します。

  • ネットワークの状態

  • サービスの優先度

  • ルーティング、トラフィック制御、フレームの断片化と再構成、論理から物理アドレスへのマッピング、使用状況のアカウンティングなど、その他の要因

ネットワーク層は プロトコル ドライバーによって実装されます。

トランスポート層

トランスポート層を使用すると、メッセージがエラーなしで順番に配信され、損失や重複が発生しないようにします。 このレイヤーにより、上位層のプロトコルがピアとのデータ転送に関心を持たされるのを防げます。

仮想回線機能を提供する信頼性の高いネットワークまたは LLC サブレイヤーを含むプロトコル スタックでは、最小限のトランスポート層が必要です。 たとえば、Windows 用 NetBEUI トランスポート ドライバーは OSI 準拠の LLC サブレイヤーであるため、トランスポート層の機能は最小限です。 プロトコル スタックに LLC サブレイヤーが含まれていない場合、およびネットワークレイヤーが信頼性が低い場合、またはデータグラム (TCP/IP の IP レイヤーまたは NWLink の IPX レイヤーと同様) をサポートしている場合、トランスポート層にはフレームシーケンスと受信確認、および未確認フレームの再送信を含める必要があります。

Windows ネットワーク アーキテクチャでは、トランスポート層はプロトコル ドライバーによって実装され、トランスポート ドライバーと呼ばれることもあります。