专题三 OSI参考模型体系（讲义）-《计算机网络基础》（河北科学技术出版社）高考备考讲练测（河北省）

专题三 OSI参考模型体系（讲义） ---《计算机网络基础》专题复习讲练测 [考纲要求] 1.掌握网络协议的定义； 2.掌握OSI／RM的结构； 3.掌握分层涉及的重要概念，如协议、服务、接口、协议数据单元等； 4.掌握OSI参考模型体系中各层的功能； [课时安排] 2课时 [知识梳理] 一：网络协议 1.网络协议概念 控制两个对等实体进行逻辑通信的规则的集合；对等层之间的通信是虚拟通信；网络协议是为网络数据交换而制定的规则、约定与标准。 2.协议的三要素：语法、语义、同步/定时； （1）语法：数据与控制信息的结构或格式 ，即怎么过行通信； （2）语义：需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应，即定义了什么是通信； （3）同步/定时：事件实现顺序的详细说明，即何时进行通信； 二：OSI参考模型 国际标准化组织ISO提出的一个开放系统互联（OSI）基本参考模型的标准，即OSI/RM（简称OSI模型）。OSI/RM整个模型共分7层，从下往上分别是：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层，每一层都具有清晰的功能。 三：OSI中的硬件层次 OSI参考模型的硬件层次包括：物理层、数据链路层、网络层。 1. 物理层 （1）机械特性：定义物理连接的特性，规定物理连接时所采用的规格、接口形状、尺寸、外观、引脚数目、引脚数量和排列情况等； （2）电气特性：规定传输二进制位时，线路上信号的电压范围、阻抗匹配、传输速率和距离限制等； （3）功能特性：指明某条线上出现的某一电平表示何种意义，接口部件的信号线的用途； （4）过程特性（规程特性）：定义各条物理线路的工作规程和时序关系，即不同功能的出现顺序； 2.数据链路层 数据链路层负责通过一条链路从一个结点向另一个物理链路直接相连的相邻结点传送数据报；为网络层提供服务：加强物理层传输比特流的功能；将可能出错的物理连接改造成逻辑上无差错的数据链路。 IEEE的802标准将数据链路层划分为了两个子层：（1）介质访问控制子层（MAC）和逻辑链路控制子层（LLC）。数据链路层的功能如下： （1） 封装成帧： 为了使传输中发生差错后只将包含错误的有限数据进行重发，数据链路层将比特流组合成帧，以帧为单位进行传输。封装成帧的方法如下： ①字符计数法；②零比特填充法/带位填充的首尾标志法；③带字符（节）填充法； ④物理层违规编码法 （2） 差错控制：即差错检测与纠错。发现数据在传输中出现差错，并进行纠正。差错类型如下： ①帧错误：接收端收到的数据出现比特差错（1→0或0→1） ②帧丢失：发送方发出的数据接收方没有收到。 ③帧重复：同一个帧收到两次。 （3） 流量控制： 数据链路层中发送方与接收方通过滑动窗口协议来处理相邻节点之间的流量控制。 （4） 链路管理： 链路管理主要完成数据链路层的建立、维持和释放，实现面向连接的服务。 3.网络层 网络层是在利用数据链路层提供的两个相邻节点间传输数据帧的基础上将高层用户的数据报文封闭成数据包（Packet）。网络层的主要功能包括寻址、路由选择、拥塞控制及网络互联等。 （1） 网络层提供的两种服务 ①面向连接的虚电路服务：具有网络连接建立、数据传输和网络连接释放三个阶段，是可靠的报文分组按顺序传输的方式，适用于确定型对象、长报文、会话型传输要求。 ②无连接的数据报服务：无连接网络服务的两实体之间的通信不需要事先建立好一个连接。无连接网络服务有三种类型：数据报（Datagram）、确认交付（Confirmed Delivery）与请求回答（Request Reply）。 四：OSI中的软件层次 1. 传输层 传输层位于OSI模型的第四层，负责端口到端口的通信。传输层是七层模型中最重要、最关键的一层，是唯一负责总体数据传输和控制的一层。传输层的传输单位是报文。 传输层可提供两大类型服务： （1）面向连接的服务：是一种可靠的服务，它需要建立、维持和拆除连接，可提供流量控制、差错控制和序列控制； （2） 面向无连接的服务：即数据报服务，只能提供不可靠的服务 2. 会话层 会话层是在两个网络节点间建立、维护和释放面向用户的连接，并对会话进行管理和控制，保证会话数据可靠传输。会话层功能如下： （1）建立、维护和终止会话； （2）管理会话的同步和异步传输； （3）提供数据完整性和可靠性保证； （4）支持多种会话类型，如全双工、半双工和单工会话； 3. 表示层 表示层是OSI模型的第六层，负责将应用层的数据转换为适合网络传输的格式，并对数据进行加密、压缩等处理。表示层的作用如下： （1）语法转换。将抽象语法转换成传送语法，并在对方实现相反的转换。涉及的内容有代码转换、字符转换、数据格式的修改，以及对数据结构操作的适应、数据压缩、加密等。 （2）语法协商。根据应用层的要求协商选用合适的语法，即确定传送语法并传送。 （3）连接管理。包括利用会话层服务建立表示连接，管理在这个连接之上的数据传输和同步控制，以及正常或异常地终止这个连接。 4. 应用层 应用层是OSI参考模型中最靠近用户的一层，负责为用户的应用程序提供网络服务。与OSI参考模型其他层不同的是，它不为任何其他OSI层提供服务，而只是为OSI模型以外的应用程序提供服务，如电子表格程序和文字处理程序。 [限时练习] 1.OSI 参考模型中，传输层通过 “端口号” 实现的核心功能是（ ）​ A. 识别同一物理网络中的相邻节点​ B. 区分同一主机上不同的应用程序​ C. 为分组选择跨网络的路由​ D. 确保数据在物理介质上的正确传输 【答案】B 【解析】传输层的 “端口号”（如 HTTP 的 80 端口、FTP 的 21 端口）是 “端到端通信的应用标识”。 2.在OSI参考模型中，下列功能需由应用层的相邻层实现的是（ ）。 A．对话管理 B．数据格式转换 C．路由选择 D．可靠数据传输 【答案】B 【解析】应用层的相邻层即为表示层，表示层负责管理数据的压缩、加密与解密、格式转换等。 3.HDLC协议对0111 1100 0111 1110组帧后对应的比特串为（ ）。 A．01 1111 0000 1111 1010 B．0111 1100 0111 1101 0111 1110 C．0 1111 1000 1111 1010 D．0111 1100 0111 1110 0111 1101 【答案】A 【解析】HDLC协议对比特串进行组帧采用比特填充法，在帧数据中凡是出现了5个连续的位“1”的时候，就会在输出的位流中填充一个“0”。 4.在 OSI 参考模型中，服务的定义为（ ）。 A．各层向下层提供的一组原语操作 B．各层间对等实体间通信的功能实现 C．各层通过其 SAP 向上层提供的一组功能 D．和协议的含义是一样的 【答案】C 【解析】在 OSI 参考模型中对服务的定义为在协议的控制下各层通过服务访问点向上层提供的一组功能。 5.为了避免传输中帧的丢失，数据链路层采用了（ ）方法。 A．发送帧编号 B．循环冗余码 C．汉明码 D．计时器超时重发 【答案】D 【解析】为了防止帧在传输过程中丢失，在可靠的数据链路层协议中，发送方缓存发送的每个帧，并为它设定一个计时器，当计时器到期而该帧的确认帧仍然没有到时，发送方将重发该帧。 6.在 OSI 参考模型中能实现路径选择、拥塞控制与互联功能的是（ ）。 A．传输层 B．应用层 C．网络层 D．物理层 【答案】C 【解析】网络层主要是实现路径选择、拥塞控制与互联功能。物理层是使原始的比特流能够在物理介质上传输。 7.在 OSI 参考模型中，当两台计算机进行文件传输时，为了防止中间出现网络故障而重传整个文件的情况，可通过在文件中插入同步点来解决，这个动作发生在（ ）． A．表示层 B．会话层 C．网络层 D. 应用层 【答案】B 【解析】在 OSI 参考模型中，会话层的两个主要服务是会话管理和同步。会话层使用校验点可使通信会话在信失效时从校验点继续恢复通信，实现数据同步。 8.计算机网络体系之所以采用层次结构的主要原因是（ ）。 A．层次结构允许每一层只能同相邻的上下层次发生联系 B．层次结构优于模块化结构 C．使各层次的功能相对独立，使得各层次实现技术的进步不影响相邻层次，从而保持体系结构的稳定性 D．层次结构的方法可以简化计算机网络的实现 【答案】C 【解析】计算机网络分层使各层之间是独立的，每层只需关注本层功能的实现并向上层提供服务，稳定性和灵活性好，结构上可以分开，易于实现和维护，促进标准化工作，这是计算机网络采用层次结构最主要的原因。 9.OSI 参考模型物理层的主要功能是定义物理介质的电气特性（如电压范围）和接口类型，不涉及比特流的传输规则。（ ） 【答案】× 【解析】物理层不仅定义物理介质的电气特性（如以太网的电压标准）和接口类型（如 RJ45），还负责比特流的传输规则等。 10.若通信协议使用的生成多项式为G（x）＝x5＋x4＋x2＋x，若待传送的数据M＝1010001101，则实际送的数据是______。 【答案】10 1000 1101 00111 【解析】生成多项式为G（x）＝x5＋x4＋x2＋x，因此P＝11 0110，得知冗余码位数为6－1＝5，冗余码为M除以P的余数，冗余码为00111。 11.家庭用户使用光纤上网时，光猫将光纤传输的光信号转换为电信号，再传递给路由器，该光信号与电信号的转换过程由 OSI 参考模型______层负责，确保信号能在不同物理介质间传输。 【答案】物理 【解析】物理层负责处理物理介质的信号转换。 12.网络管理员使用 Wireshark 抓包工具分析网络数据时，看到某数据包的帧头包含 “源 MAC 地址：00-11-22-33-44-55”，该 MAC 地址字段是在______层封装到帧中的，用于标识帧的发送方设备。 【答案】数据链路 【解析】数据链路层的核心工作是将网络层分组封装为帧，帧头包含源 MAC 地址和目标 MAC 地址。 [内容小结] 1：本章节的内容是关于OSI参考模型的一些基本概念，OSI参考模型的分层在学习时可以利用思维导图进行梳理总结。 2：本章节的重点在于OSI参考模型的分层及各层的功能，如物理层、数据链路层、网络层功能等内容。 3：本节的难点在于对OSI参考模型及每层功能的区分与应用。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $