Windows ネットワーク アーキテクチャと OSI モデル

この記事では、Windows ネットワーク アーキテクチャと、Windows ネットワーク ドライバーでの OSI モデルの下位 4 層の実装について説明します。

このモデルの全 7 層に関する一般情報については、「OSI モデル」を参照してください。

Microsoft Windows オペレーティング システムでは、1978 年に国際標準化機構 (ISO) によって策定された 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ています。

ISO の開放型システム間相互接続 (OSI) 参照モデルでは、ネットワークを "各層に特定の機能セットが割り当てられた一連のプロトコル層" と表現しています。 各層は上位層に特定のサービスを提供すると同時に、これらの層をサービスの実装方法の詳細から遮蔽します。 隣接する層の各ペア間の明確に定義されたインターフェイスにより、下位層が上位層に提供するサービスと、それらのサービスへのアクセス方法が定義されます。

次の図は OSI モデルを示しています。

Windows ネットワーク ドライバーには、OSI モデルの下位 4 層が実装されています。

物理レイヤー

物理層は OSI モデルの最下位層です。 この層は、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。 この層は、物理メディアに対する電気的/光学的、機械的、機能的インターフェイスを記述します。 物理層はすべての上位層の信号を伝送します。

Windows では、ネットワーク インターフェイス カード (NIC) に、物理層、トランシーバー、NIC の接続先のメディアが実装されています。

データ リンク レイヤー

データ リンク層は物理アドレス間でフレームを送信し、物理層のエラーを検出して回復する役割を担います。

データ リンク層は、米国電気電子学会 (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 つの副層にさらに分けられています。

MAC

MAC 副層は、物理層へのアクセスの管理、フレーム エラーのチェック、受信フレームのアドレス認識の管理を行います。

Windows ネットワーク アーキテクチャでは、MAC 副層は NIC に実装されています。 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 コール 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 ドライバーのバリエーションがいくつかサポートされています。

LLC

LLC 副層は、ノード間でのデータ フレームのエラーのない転送を提供します。 LLC 副層は、論理リンクの確立と終了、フレーム フローの制御、フレームの順序付け、フレームの受信確認、未確認フレームの再送信を行います。 LLC 副層は、フレームの受信確認と再送信を使用して、上の層へのリンクを介して実質的にエラーのない転送を実現します。

Windows では、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 LLC 副層が実装されています。

ネットワーク層

ネットワーク層はサブネットの動作を制御します。 この層は、以下に基づいて、データが通る物理パスを決定します。

• ネットワークの状態

• サービスの優先順位

• 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築、論理アドレスと物理アドレスのマッピング、使用量の計算など、その他の要因

プロトコル ドライバーにネットワーク層が実装されています。

Transport layer

トランスポート層は、メッセージがエラーなしで、順番に、損失や重複なく配信されることを保証します。 この層は、上位層のプロトコルを、ピアとのデータ転送に関する懸念から解放します。

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 副層を含むプロトコル 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 副層であるため、トランスポート層の機能は最小限になっています。 プロトコル スタックに LLC 副層が含まれていない場合や、ネットワーク層の信頼性が低い場合またはネットワーク層でデータグラムがサポートされている場合 (TCP/IP の IP 層や NWLink の IPX 層と同様)、トランスポート層には、フレームの順序付けと受信確認、および未確認フレームの再送信が含まれている必要があります。

Windows ネットワーク アーキテクチャでは、プロトコル ドライバー (トランスポート ドライバーと呼ばれることもあります) にトランスポート層が実装されています。