网络技术（四） （讲义）-《计算机网络技术》（高教版第四版）高考备考讲练测（吉林省）

网络技术（四） [考纲要求] 考试内容： OSI网络参考模型； 知识点要求： 5．掌握OSI参考模型结构，了解各层的主要功能。 [课时安排] 2课时 [知识梳理] OSI网络参考模型 计算机网络体系结构的出现显著加速了网络技术的发展。网络采用分层模型组织，每层为上层提供服务，但不同网络间的层名、数量、内容和功能各异。网络体系结构包括层和协议的集合，旨在实现数据通信和资源共享。 1979年，国际标准化组织（ISO）成立分委会，研究开放系统互连体系结构，提出OSI参考模型，定义了连接异种计算机的标准框架。 1983年，OSI参考模型正式文件成为国际标准ISO 7498。 我国对应的国家标准是GB 9387—1988。 OSI模型为分布式应用处理提供了开放系统连接的基础，促进了计算机网络成为一个结构复杂、功能强大的庞大系统。 物理层 OSI（开放系统互连）参考模型的物理层是模型中的第一层，它负责在物理媒体上实现原始的数据传输。 物理层是网络通信的基础，它确保了数据能够在不同的网络设备之间通过物理媒介进行传输。这一层的设计直接影响到网络的可靠性、传输速度和传输距离。 介质和互联设备 1. 介质 物理层负责传输比特流，支持的介质多样。 架空明线、平衡电缆、光纤、无线电等。 2.通信互联设备 网络接口卡（NIC）、中继器（Repeater）、集线器（Hub）、调制解调器（Modem）、连接器和插座等。 物理层的标准 以太网（Ethernet）: IEEE 802.3：定义了以太网的标准，包括电缆类型、信号电平、数据传输速率等。 100BASE-TX：快速以太网标准，使用双绞线，传输速率为100 Mbps。 1000BASE-T：千兆以太网标准，使用双绞线，传输速率为1 Gbps。 10GBASE-T：万兆以太网标准，使用双绞线，传输速率为10 Gbps。 无线通信: IEEE 802.11：定义了无线局域网（Wi-Fi）的标准。 IEEE 802.15：定义了蓝牙等个人区域网络（PAN）的标准。 光纤通信: ANSI/TIA-568：定义了商业建筑中使用的铜缆和光纤布线标准。 IEEE 802.3z：定义了千兆以太网在光纤上的标准。 数据链路层 数据链路层是OSI七层模型中的第二层，位于物理层之上，网络层之下。它的主要职责是在相邻的网络节点之间提供可靠的数据传输。 主要概念： 帧（Frame）：数据链路层的基本传输单元，它由数据部分和必要的控制信息组成。 介质访问控制（MAC）地址：用于在网络中唯一标识一个网络接口。 错误检测与纠正：通过各种算法检测并纠正传输过程中的错误。 数据链路层的主要协议 数据链路控制（DLC）规程分为面向字符和面向比特的两类。面向比特的规程如HDLC，传输效率高，广泛应用于计算机网络。主要协议包括： ISO 1745—1975：基本型控制规程，面向字符，使用10个控制字符完成链路控制。 ISO 3309—1984、ISO 4335—1984、ISO 7809—1984：HDLC——高级数据链路控制规程，面向比特。 ISO 7776：DTE数据链路层规程，与CCITT X.25LAB平衡型链路访问规程兼容。 数据链路层常见设备 在IEEE802.3标准中，数据链路层分成两个子层：逻辑链路控制子层和介质访问控制子层。 常见的网络设备有：网卡、网桥、中继器、集线器、交换机、网关等。 网络层 网络层是OSI七层模型中的第三层，它负责将数据从源主机传输到目的主机，即使这些主机位于不同的网络中。网络层的主要功能包括路由选择、寻址、流量控制和拥塞控制。 常用概念： 路由选择：确定数据包从源到目的地的最佳路径。 寻址：通过IP地址等标识符，在网络中定位设备。 分片与重组：将数据包分成更小的部分（分片）在网络中传输，然后在目的地重新组装。 网络层提供的服务 OSI/RM中规定，网络层中提供无连接和面向连接两种类型的服务，也称为数据报服务和虚电路服务。 数据报服务： 适用于短报文传输。 每个数据报包含足够的信息，可以独立从源端传输到目的端。 传输过程中不建立连接，但在每个中间节点上需要进行路由选择。 如果在传输过程中数据报出错或丢失，网络会向源端发送反馈。 虚电路服务： 在传输开始前，通过呼叫与确认过程建立虚电路。 虚电路是一种动态的非专用逻辑连接，与电路交换的专用路由不同。 建立虚电路后，按序传送报文分组。 通信完成后拆除虚电路。 虚电路号反映分组的传送通道，报文分组中不再需要注明全程地址，从而缩短了信息量。 网络层常用协议 互联网协议（IP，Internet Protocol） 互联网控制消息协议（ICMP，Internet Control Message Protocol） 地址解析协议（ARP，Address Resolution Protocol） 反向地址解析协议（RARP，Reverse Address Resolution Protocol） 内部网关路由协议（IGRP，Interior Gateway Routing Protocol） 开放最短路径优先（OSPF，Open Shortest Path First） 边界网关协议（BGP，Border Gateway Protocol） 多协议标签交换（MPLS，Multiprotocol Label Switching） 传输层 传输层是OSI七层模型中的第四层，它负责在网络中的源端和目的端之间提供可靠的端到端通信。 核心概念： 端口：在传输层上，每个设备都有一个或多个端口，用于标识不同的应用程序或服务。 协议：传输层使用不同的协议来提供不同的服务，如TCP（传输控制协议）和UDP（用户数据报协议）。 传输层的功能 1 数据分段和重组： 接收来自会话层的数据，将其分割成较小的信息单位，以便在通信子网中实现两台主机之间的端到端通信。 2 传输连接管理： 提供建立、终止传输连接的功能，确保数据传输的有序进行。 3 可靠的数据传输： 向高层提供可靠的透明数据传输服务，具备差错控制、流量监控和故障恢复功能，确保数据传输的完整性和准确性。 传输层常见的协议 TCP（传输控制协议）： 提供面向连接、可靠的数据传输服务。 广泛应用于需要可靠传输的应用，如HTTP、FTP、SMTP等。 UDP（用户数据报协议）： 提供无连接、不可靠的数据传输服务。 适用于对实时性要求较高，但对可靠性要求不高的应用，如DNS、VoIP等。 会话层 会话层是OSI七层模型中的第五层，它在传输层之上，表示层之下。 核心概念： 会话：在两个通信节点之间建立的一条逻辑连接，用于进行数据交换。 同步：确保数据交换的顺序和一致性 会话层提供的服务 1 会话连接管理： 负责会话连接的建立和拆除，确保正常的数据交换。 同步会话连接的双方，确保数据交换的同步性。 2 会话类型确定： 确定会话的类型，可以是全双工、半双工或单工方式。 3 数据隔离： 在数据量小于一定值时，允许数据暂不传输。 适用于传输小数据或未经合法处理的无效数据，以避免不必要的传输。 4 出错和恢复控制： 虽然差错控制主要在数据链路层，但会话层也可安排差错控制。 防止物理链路控制机构引起的错误影响到高层协议。 会话层常见协议 远程桌面协议（RDP） 文件传输协议（FTP） 简单网络管理协议（SNMP） 远程过程调用（RPC） 安全外壳协议（SSH） 会话启动协议（SIP） 表示层 表示层是OSI七层模型中的第六层，它负责数据的表示和转换，确保不同系统之间可以相互理解和解释数据。 语法转换： 应用层实体负责将数据转换成适合网络传输的格式，即传送语法。 传送语法的选择： 表示层负责选择最合适的传送语法，并允许用户选择或修改传送语法。 常规功能： 包括会话层实体之间的建立连接、数据传送和释放连接等基本操作。 应用层 应用层是OSI七层模型中的第七层，也是最高层。 直接为用户提供服务，负责处理特定的应用程序功能，如电子邮件、文件传输、网络浏览等。 应用层协议直接与用户交互，提供应用程序所需的服务。 应用层的功能 1 用户界面 如图形用户界面（GUI）或命令行界面（CLI）。 2 特定应用程序服务 为特定的应用程序提供服务，如电子邮件（SMTP、POP3、IMAP）、文件传输（FTP、SFTP）、远程登录（TELNET、SSH）、网络浏览（HTTP、HTTPS）、域名服务（DNS）、网络文件系统（NFS） 3 错误控制和恢复 4 数据转换 5 网络服务访问 [限时练习] 1. 在OSI七层模型中，哪一层负责网络中设备的寻址和路由选择（ ） A. 应用层 B. 表示层 C. 会话层 D. 网络层 【答案】D 【解析】 网络层负责网络中设备的寻址和路由选择，确保数据包能够从源主机传输到目的主机。应用层、表示层和会话层都不直接负责网络中设备的寻址和路由选择。 2. 以下哪个协议负责在网络中传输数据( ) A. ARP B. TCP C. HTTP D. ICMP 【答案】B 【解析】TCP（传输控制协议）是传输层的协议，负责在传输层提供数据传输服务。ARP（地址解析协议）是用于将IP地址转换为物理地址的协议，属于网络层。HTTP（超文本传输协议）是用于Web浏览的协议，属于应用层。ICMP（互联网控制消息协议）主要用于网络控制和诊断，不直接用于数据传输。 3. 下列哪个协议属于网络层( ) A. SMTP B. HTTP C. IP D. TCP 【答案】C 【解析】 IP（互联网协议）是网络层的核心协议，负责在网络中传输数据包。SMTP（简单邮件传输协议）是用于电子邮件传输的协议，属于传输层。HTTP（超文本传输协议）是用于Web浏览的协议，属于应用层。TCP（传输控制协议）是传输层的协议，负责在传输层提供数据传输服务。 4.在OSI七层模型中，物理层负责网络中设备的寻址和路由选择。（ ） 【答案】错误 【解析】物理层主要负责在物理媒介上传输原始比特流，不涉及网络中设备的寻址和路由选择。网络层才是负责网络中设备的寻址和路由选择的层。 5. 在OSI七层模型中，表示层负责数据的分段和重组。（ ） 【答案】错误 【解析】 表示层主要负责数据的表示和转换，包括数据格式的转换、数据加密和解密、数据压缩和数据转换等。数据的分段和重组是由传输层负责的。 6. 在OSI七层模型中，网络层负责建立和维护网络连接。（ ） 【答案】错误 【解析】 网络层主要负责网络中设备的寻址和路由选择，确保数据包能够从源主机传输到目的主机。建立和维护网络连接是由传输层负责的。 7. 在OSI七层模型中，____________层负责在网络中传输数据包。 【答案】网络层 8. 在OSI七层模型中，____________层负责在传输层提供数据传输服务。 【答案】传输层 9. 在OSI七层模型中，____________层负责在网络中传输数据。 【答案】传输层 10. 在OSI七层模型中，____________层负责在网络中传输数据包，并处理寻址和分片。 【答案】网络层 [归纳小结] 学科网（北京）股份有限公司 $$