はじめに
CCNAや基本情報技術者試験の勉強をしていると、
- カプセル化
- 非カプセル化
- PDU
- ヘッダ情報
といった言葉が出てきます。
「なんだか難しそう…」
「OSI参照モデルと何が関係あるの？」
と感じる人も多いでしょう。
この記事では、カプセル化やPDUについて初心者向けにやさしく解説します。
カプセル化とは
カプセル化とは、
データを送信するときに、各層で必要な情報（ヘッダ）を追加していく処理
のことです。
例えば、手紙を送るときを想像してみましょう。
手紙の場合
- 手紙を書く
- 封筒に入れる
- 宛先を書く
- 郵便局へ出す
という流れになります。
ネットワークでも同じように、
データを送るために必要な情報を付け加えて送信します。
これがカプセル化です。
ヘッダ情報とは
ヘッダ情報とは、
データを正しく届けるための管理情報
のことです。
郵便でいうと、封筒に書かれている情報にあたります。
ヘッダ情報の例
- 宛先
- 送信元
- ポート番号
- エラー確認情報
などがあります。
データだけ送っても、
「どこへ送ればいいのか？」
が分からないため、ヘッダ情報が必要になります。
つまり住所書くみたいな感じ？
その通りです。宛先がなければ荷物が届かないのと同じですね。
データにも住所が必要なんだ！
OSI参照モデルとヘッダ情報
OSI参照モデルでは、各層が役割に応じたヘッダを追加します。
| 層 | 主なヘッダ情報 |
|---|---|
| トランスポート層（L4） | ポート番号 |
| ネットワーク層（L3） | IPアドレス |
| データリンク層（L2） | MACアドレス |
| 物理層(L1) | 0と1の電気信号 |
例えばWebサイトを見る場合、
という情報を追加します。
PDUとは
PDU（Protocol Data Unit）とは、
データとヘッダ情報を組み合わせたもの
です。
| PDU名称 | 内容 |
|---|---|
| L4：セグメント | TCP/UDPの情報 |
| L3：パケット | IPアドレス情報 |
| L2：フレーム | MACアドレス情報・FCS(CRC) |
| L1：ビット | 0と1の電気信号 |
L2のフレームには、送信中にデータが破損していないか確認するための情報も含まれています。
この確認に使用されるのがCRC（巡回冗長検査）です。
送信側と受信側でCRCを計算し、結果が一致すれば正常、不一致なら破損と判断します。
OSI参照モデルでは、層ごとに呼び方が変わります。
試験でもよく出るポイントなので覚えておきましょう。
カプセル化の流れ
送信時は上位層から下位層へ向かってヘッダが追加されます。
データ
↓ L4ヘッダ追加
セグメント
↓ L3ヘッダ追加
パケット
↓ L2ヘッダ追加
フレーム
↓ 送信ヘッダがどんどん追加されていくため、
「データをカプセル（箱）に包む」
イメージからカプセル化と呼ばれています。
非カプセル化とは
受信側では逆の処理が行われます。
追加されたヘッダを順番に取り外し、
最終的にアプリケーションへデータを渡します。
この処理を
非カプセル化（デカプセル化）
と呼びます。
受信
フレーム
↓ ヘッダ削除
パケット
↓ ヘッダ削除
セグメント
↓ ヘッダ削除
データ試験でよく出るポイント
カプセル化
データへヘッダ情報を追加すること
非カプセル化
ヘッダ情報を取り外すこと
PDU
データとヘッダ情報を組み合わせたもの
PDU名称
- L4：セグメント
- L3：パケット
- L2：フレーム
- L1：ビット
まとめ
カプセル化とは、データを送信する際に各層でヘッダ情報を追加する処理のことです。
今回のポイントは次の4つです。
- カプセル化＝ヘッダ追加
- 非カプセル化＝ヘッダ削除
- PDU＝データ＋ヘッダ
- L4：セグメント、L3：パケット、L2：フレーム
OSI参照モデルやTCP/IPの理解にもつながる重要な内容なので、ぜひ覚えておきましょう。
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