物理層とは　~OSI参照モデル第1層~

はじめに

コンピュータネットワークの基盤を支える重要な概念の1つにOSI参照モデルがあります。

このモデルは、通信プロトコルを7つの階層に分け、各階層が特定の役割を担っています。

今回はその中から物理層に着目していきます。

物理層は、コンピュータなどが通信を行う際に電気的な信号に変換したり、ネットワークに接続するためのハードウェアについて物理的な仕様を規定しています。

具体的に言うと、コンピュータとケーブルを接続し、ビット列(00110101のような)を電気信号に変換する役割を持っています。

そして、これらの信号がケーブルを通じて目的地へと運ばれていきます。

なぜこの変換が必要かというと、コンピュータが理解できるのは0と1の羅列のみだからです。
この羅列をビット列、ビットデータなどと言います。

このビット列をそのままケーブルに流せたら話が早いのですが、これができなく、電気信号のみがケーブル等を流れることができます。

その役目を物理層が担っているのです。

物理層が関与するポイントがいくつかあります。

例えばケーブルの種類やコネクタの形状など、通信に必要な物理的な要素です。
また、ノイズの基準値や通信媒体の特性などもこの物理層で規定されています。

通信媒体は大きく分けて3つ存在します。

光ファイバーケーブルは、高速で大容量のデータ通信が可能な通信媒体です。
電気信号に比べて耐ノイズ性が高く、セキュリティ面でも優れています。

金属ケーブルは、電気信号を利用してデータを伝送する通信媒体です。

リピータを用いることで長距離の通信が可能です。
一方で外部の電磁波やノイズの影響を受けやすく、セキュリティ面で課題があります。

無線通信は、電波や赤外線などを利用してデータを送受信する方法です。

物理的なケーブルが不要でありながらも、広範囲の通信が可能です。

しかし、電波の伝播には障害物や距離による減衰などの影響を受けやすく、セキュリティ対策が重要です。

物理層で利用される主な機器としては、ハブやリピータがあります。

ハブは受信した信号を増幅させて全ポートに送信します。
リピータは信号を中継してネットワークを延長する役割を果たします。

これらの機器は、物理層での通信を円滑にするための重要な存在です。　

物理層は、コンピュータネットワークにおいて基盤となる役割を果たしています。

データの送受信や通信に必要なハードウェア、通信媒体の仕様を定め、効率的な通信を実現してくれています。

この上の層にはデータリンク層があります。

データリンク層について詳しく知りたい方はこちら。