考点9 OSI参考模型《计算机网络技术与应用》内蒙古（对口招生）计算机类 知识点讲解

内蒙古自治区（计算机类）对口招生 《计算机网络技术与应用》复习讲义 模块 3 计算机网络体系结构 考点 9 OSI 参考模型 【考纲要求】 1. 掌握OSI参考模型。 【知识网络】 【知识和技能要点】 一、OSI 参考模型概述 1. OSI 参考模型的产生 1984年，ISO 颁布了网络体系结构标准，即开放系统互连参考模型（OSI/RM），简称 OSI，由此形成七层协议的体系结构。它对计算机网络的发展影响十分深远，包括 TCP/IP 在内的许多协议都从其身上吸取了有益成分。OSI 体现的是组成网络各组件的内在联系，展示的是网络运行的根本原理。不过 OSI 本身并不对应某个具体网络，它给出的只是原则性说明，仅规定层次结构与各层服务。 2. OSI 参考模型的七层结构 OSI 参考模型把网络分成7层，自下而上依次是物理层、数据链路层、网络层，接着是传输层、会话层、表示层，最上面是应用层。应用层处于最高层，直接面向用户提供服务；物理层处于最低层，连接通信媒体以实现数据的传输。其中第1～3层属于通信子网的功能范畴，第5～7层归资源子网，第4层则在上下各3层之间起衔接作用。各层各司其职，共同完成整个网络的通信任务。 3. 服务、接口与协议 在 OSI 中，服务、接口与协议这三个容易混淆的概念被清晰地区分开来：服务说明每层能做什么，接口规定该层的服务如何被高层调用，协议则是各层功能的具体实现办法。把三者分开之后，各层只需向上层提供服务，而内部如何实现可以独立变化，互不影响。 4. OSI 参考模型的特点 OSI 参考模型具有五个特点：各层的对等实体之间靠各自的协议来通信；各计算机系统的层次结构相同；不同系统的相应层次功能相同；同一系统的各层次之间通过接口联系；相邻两层中，低层向高层提供服务，高层则使用低层所提供的服务。正因层次与接口都有统一规定，不同厂家的设备才能在同一模型下协同工作。 二、物理层 1. 物理层的功能 物理层位于 OSI 最低层，直接与网络传输介质打交道，任务是让二进制位（bit）流经传输介质从一台计算机送到另一台。它不理会这些位流代表什么含义，而是完全面向硬件，规定物理结构与传输介质的电气、机械规格，如电压、速率、最大传输距离和物理连接器等。 2. 物理层解决的问题与集线器 物理层具体解决三类问题：使用什么类型的传输介质、什么样的连接器件与连接设备；采用什么样的拓扑结构；用什么物理量表示二进制数的0与1，该信号又有哪些传输特性。常见设备里，集线器属于物理层设备——既然本层处理的就是位，集线器所做的自然也是位一级的转发：把收到的位信号再生、还原，再送往与之相连的各个网段。它没有鉴别能力，错误信号也会照转。 三、数据链路层 1. 数据链路层的功能与数据帧 数据链路层位于第2层。物理层虽实现了二进制位流的传输，但这种传输并不可靠；数据链路层便在位信息的基础上加以组织并封装成帧，从而建立起一条可靠的数据传输通道。数据帧是传输数据的结构包，内含实际数据、收发两端地址以及控制信息与错误校验信息。凭借地址信息可确定数据去往何处，凭借控制与校验信息可判断传输是否有误；若发现错误帧，便要求重发。 2. 数据链路层解决的问题 数据链路层具体解决五个问题：把位信息加以组织并封装成帧；确定数据帧的结构；通过物理地址（又称硬件地址）来寻址；实现差错校验信息的组织；对共享介质实现访问控制。这些问题共同保证了相邻节点之间数据传输的可靠性。 3. 网卡与 MAC 地址 网卡这种设备横跨物理层与数据链路层，地位相当重要：发送端由它把计算机的数据变为可在介质上传输的位流，接收端则由它把介质上收到的位流还原为计算机可处理的数据。厂商在生产时给每块网卡烧入了一个全球唯一的物理地址，即 MAC 地址。这种地址含48个二进制位，一般写作12个十六进制数，前6个是制造商编号，由 IEEE 分配，后6个是序列号，由厂商分配。 4. 交换机 交换机工作在数据链路层，具有物理寻址功能。启动之后，它会逐渐在内存里建起一张端口与 MAC 地址的对应表，从而能够有目的地转发数据，而不像集线器那样把信号送往所有端口。这种“先学习、后转发”的机制使转发更有针对性，也在很大程度上减少了不必要的流量。 四、网络层 1. 网络层的功能与解决的问题 网络层位于第3层，通过寻址和路由选择为收发两端连接一条或多条数据传输链路。本层提供数据的网络地址即 IP 地址，并给出统一的寻址方案，因而屏蔽了底层技术细节，把各种网络统一到一个逻辑平面上，本层所传数据单位叫分组（包）。它具体解决四个问题：提供网络层地址，完成不同网络系统之间的路径选择；数据包的分割与重新组合；差错校验和恢复；流量控制和拥塞控制。 2. 路由器 工作于网络层的重要设备是路由器。它能依据网络层地址为访问提供路径，并在数据传输中实施流量控制与差错管理。正因为具备这些能力，路由器才能在多个网络之间转发分组，成为网络互连的关键设备；用路由器把若干网络连接起来，还可以屏蔽各网在底层技术上的差异，使它们仿佛构成一个统一的网络。 五、传输层 1. 传输层的功能与解决的问题 传输层位于第4层，负责准确、可靠地把数据从网络的一端传输到另一端。下面三层提供的数据并非完全可靠，传输层对传输服务加以增强，能把下三层那种无连接、不受保护的通信提升为更可靠的通信。它具体解决两个问题：建立连接；保证数据无差错地传输。传输层是最先提供端到端服务的层次，起着衔接上下各三层的作用。 六、会话层、表示层与应用层 1. 会话层 会话层是第5层，它的职责是管理远程用户或进程之间的通信，具体解决会话的建立、维护和释放，以及会话的管理和控制。会话层并不参与数据的实际传送，而是为双方约定何时开始、何时结束以及由谁维持这次交谈，使通信过程有条不紊地进行。 2. 表示层 第6层是表示层，它保证一个系统应用层发出的信息能被另一个系统读懂，即完成数据格式的转换；这一层对数据进行转换与翻译，让收发双方都能理解。它具体解决两个问题：确定数据的表示形式，内容包括格式转换、压缩与解压、加密与解密等；确定传输语法并传送。 3. 应用层 应用层位居 OSI 最高层，直接面向用户，为数据库访问、电子邮件、文件传输等应用程序提供直接服务。它让网络中两台计算机上的应用程序彼此通信，例如双方都用 MSN 聊天时，应用层取得所需数据交给下层处理。它具体解决三个问题：提供用户接口以取得传输的数据；提供面向用户的界面即应用程序，让用户能借这些程序完成实际工作；涉及网络服务、服务公告及服务的使用方式。 【真题】 2022年真题｜单选题第21题 在 OSI 参考模型中，自下向上第一个提供端到端服务的层次是（ ） A. 数据链路层 B. 传输层 C. 会话层 D. 应用层 【答案】B 【解析】传输层位于第4层，是最先（自下向上第一个）提供端到端服务的层次，负责把数据准确、可靠地从网络一端传到另一端。数据链路层实现的是相邻节点之间的可靠传输，会话层以上各层虽然也提供端到端服务，但都建立在传输层之上。 2022年真题｜单选题第38题 在 OSI 七层结构模型中，处于网络层与物理层之间的是（ ） A. 传输层 B. 数据链路层 C. 会话层 D. 表示层 【答案】B 【解析】OSI 七层自下向上依次为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。网络层与物理层之间正好夹着数据链路层。 2022年真题｜填空题第139题 OSI 的________层将待传输的比特流划分成帧，________层决定使用哪条路径通过子网。 【答案】数据链路层；网络层 【解析】把比特流组织并封装成帧是数据链路层的职责；依据网络地址进行路径选择、决定数据走哪条通路则是网络层的职责。两空顺序固定，不可互换。 2023年真题｜第24题 在 OSI 七层结构模型中，处于网络层与会话层之间的是（ ） A. 物理层 B. 数据链路层 C. 传输层 D. 表示层 【答案】C 【解析】七层自下向上为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。网络层之上、会话层之下正是第4层传输层。 2023年真题｜第41题 在 OSI 模型中，进行不同网络系统间路径选择的层次是（ ） A. 物理层 B. 数据链路层 C. 网络层 D. 传输层 【答案】C 【解析】网络层的职责是寻址和路由选择，即为收发两端连接一条或多条数据传输链路、决定分组通过网络时走哪条路径。物理层传位流，数据链路层负责相邻节点间的可靠传输，传输层负责端到端服务。 2023年真题｜填空题第146题 开放系统互联参考模型简称________，是________在20世纪80年代初提出来的。 【答案】OSI；ISO 【解析】开放系统互连参考模型（Open System Interconnection/Reference Model）简称 OSI，由国际标准化组织（ISO）于1984年正式颁布，处于20世纪80年代初这一时间范围。 2024年真题｜第24题 在 OSI 参考模型中，主要功能是组织和同步不同主机上各种进程间通信的层次是（ ） A. 会话层 B. 网络层 C. 表示层 D. 传输层 【答案】A 【解析】会话层位于第5层，主要负责管理远程用户或进程之间的通信，解决会话的建立、维护、释放以及会话的管理和控制，也就是组织和同步不同主机上各进程之间的通信。 2024年真题｜第25题 物理层的基本作用是（ ） A. 规定具体的物理设备 B. 规定传输信号的物理介质 C. 在物理介质上提供传输信息帧的逻辑链路 D. 在物理介质上提供传输原始比特流的物理连接 【答案】D 【解析】物理层处于 OSI 最低层，直接面向网络传输介质，负责把二进制位流通过传输介质从一台计算机送到另一台，即在物理介质上提供传输原始比特流的物理连接。C 项提供传输信息帧的逻辑链路是数据链路层的职能。 2024年真题｜第28题 数据在网络层的单位称为（ ） A. 段 B. 位 C. 包 D. 帧 【答案】C 【解析】网络层传输的数据单位称为分组，通常也叫“包”。位是物理层的传输单位，帧是数据链路层传输数据的结构包，段则常用来指传输层的数据单位。 2024年真题｜第34题 网络互连主要在（ ）中实现。 A. 物理层、数据链路层、网络层 B. 物理层、数据链路层、表示层 C. 数据链路层、网络层、高层 D. 物理层、数据链路层、会话层 【答案】A 【解析】网络互连要靠中继器、网桥与路由器等设备把不同的网络连接起来，这些设备分别工作在物理层、数据链路层和网络层，因此网络互连主要在 OSI 参考模型的下三层实现。 2024年真题｜第42题 OSI 参考模型中传输层的主要功能是（ ） A. 实现通信双方的物理连接，以比特流的形式透明地传送数据信息 B. 进行路由选择、拥塞控制、网络互联等 C. 为用户提供可靠的或不可靠的端到端的数据传输 D. 建立链路管理、帧同步、差错控制、流量控制的传输机制 【答案】C 【解析】传输层位于第4层，负责准确、可靠地把数据从网络一端传到另一端，为用户提供可靠的或不可靠的端到端数据传输。A 项属于物理层，B 项属于网络层，D 项属于数据链路层。 2025年真题｜第34题 物理层的四个特性不包括（ ） A. 机械特性 B. 电气特性 C. 安全特性 D. 规程特性 【答案】C 【解析】物理层定义了物理结构和传输介质的电气、机械规格，其特性通常归纳为机械特性、电气特性、功能特性与规程特性四项，其中并不包括安全特性。 2025年真题｜填空题第132题 OSI 参考模型采用了________层的体系结构。 【答案】7 【解析】OSI 参考模型把网络分成7层，自下向上为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层，其中第1～3层属通信子网功能范畴，第5～7层属资源子网功能范畴，第4层起衔接作用。 2025年真题｜填空题第142题 网络层的主要功能是________和________。 【答案】路由选择；分组转发 【解析】网络层位于第3层，通过寻址和路由选择为收发两端连接一条或多条数据传输链路，其核心功能即路由选择与分组转发（即提供网络层地址并进行不同网络系统间的路径选择、把分组转发出去）。两空顺序可互换。 2026年真题｜第33题 在 OSI 七层模型中，位于传输层之上的是（ ） A. 物理层 B. 会话层 C. 网络层 D. 表示层 【答案】B 【解析】七层自下向上为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。传输层是第4层，紧邻其上的第5层即会话层。 2026年真题｜第35题 在 OSI 模型中，实现路径选择的层次是（ ） A. 物理层 B. 数据链路层 C. 网络层 D. 传输层 【答案】C 【解析】网络层通过寻址和路由选择为收发两端连接一条或多条数据传输链路，即负责路径选择。这正是网络层区别于其他各层的核心职能。 2026年真题｜填空题第143题 OSI 七层模型从下到上的第一层是________层，第四层是________层。 【答案】物理；传输 【解析】OSI 七层自下向上依次为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层，故第一层是物理层，第四层是传输层。 【练习题】 一、填空题 1. OSI 参考模型把网络分为________层，其中第1～3层属于通信子网的功能范畴。 【答案】7 【解析】OSI 七层自下向上为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层；第5～7层属资源子网功能范畴。 2. 开放系统互连参考模型简称________，由国际标准化组织于1984年正式颁布。 【答案】OSI 【解析】其英文全称为 Open System Interconnection/Reference Model，通常写作 OSI/RM，简称 OSI。 3. OSI 参考模型中，处于最低层的层次是________层，它直接面向网络传输介质。 【答案】物理 【解析】物理层负责把二进制数据位流通过传输介质从一台计算机发送给另一台计算机，它不关心位流的具体含义。 4. 物理层处理的是位，工作在物理层的网络设备是________。 【答案】集线器 【解析】集线器的作用是重发位，把收到的位信号再生还原后传给每个与之相连的网段；它没有鉴别能力，错误信号也会照转。 5. 数据链路层把位信息加以组织并封装成________，从而建立可靠的数据传输通道。 【答案】帧 【解析】数据帧中包含实际数据、收发两端的地址信息以及控制信息和错误校验信息，若发现错误帧则要求重发该帧。 6. 每块网卡都由生产厂商固化了一个全球唯一的物理地址，即________地址。 【答案】MAC 【解析】MAC 地址由48个二进制数组成，通常用12个十六进制数表示，其中前6个十六进制数是制造商编号，由 IEEE 分配。 7. 网络层传输的数据单位称为________，通常也叫“包”。 【答案】分组 【解析】网络层位于第3层，通过寻址和路由选择为收发两端连接一条或多条数据传输链路。 8. 工作在网络层、能在多个网络之间转发分组的关键设备是________。 【答案】路由器 【解析】路由器依据网络层地址为网络访问提供路径，并在数据传输过程中实现流量控制和差错管理。 9. OSI 参考模型中，最先提供端到端服务、起着衔接上下各三层作用的层次是________层。 【答案】传输 【解析】传输层负责准确、可靠地把数据从网络一端传输到另一端，能把下面三层的无连接或不受保护的通信升级为更可靠的通信。 10. 会话层位于第5层，主要负责管理远程用户或进程之间的通信，具体解决会话的建立、维护和________。 【答案】释放 【解析】会话层还负责会话的管理和控制，它并不参与数据的实际传送，而是为双方约定交谈何时开始与结束。 二、单项选择题 1. OSI 参考模型中处于最低层的层次是（ ）。 A. 物理层 B. 数据链路层 C. 网络层 D. 传输层 【答案】A 【解析】OSI 七层自下向上为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层，最低层即物理层，它直接面向网络传输介质。 2. OSI 参考模型把网络分为（ ）层。 A. 4 B. 5 C. 6 D. 7 【答案】D 【解析】OSI 参考模型将网络分为7层：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层，第4层起着衔接上下各3层的作用。 3. 在 OSI 模型中，负责把比特流封装成帧的层次是（ ）。 A. 物理层 B. 数据链路层 C. 网络层 D. 传输层 【答案】B 【解析】数据链路层位于第2层，它把位信息加以组织并封装成帧，从而建立可靠的数据传输通道。物理层只负责位流的透明传送。 4. 在 OSI 模型中，负责为收发两端连接一条或多条数据传输链路、进行路径选择的层次是（ ）。 A. 物理层 B. 数据链路层 C. 网络层 D. 传输层 【答案】C 【解析】网络层位于第3层，通过寻址和路由选择为收发两端连接数据传输链路，其核心职能即路径选择与分组转发。 5. OSI 参考模型中，完全面向硬件、负责在物理介质上传输原始比特流的层次是（ ）。 A. 数据链路层 B. 网络层 C. 传输层 D. 物理层 【答案】D 【解析】物理层处于最低层，直接与网络传输介质打交道，完全面向硬件，负责把二进制位流通过传输介质从一台计算机送到另一台，并规定电压、速率、最大传输距离等电气机械规格。 6. 工作在物理层的网络设备是（ ）。 A. 集线器 B. 网卡 C. 交换机 D. 路由器 【答案】A 【解析】集线器工作在物理层，其作用是重发位，把收到的位信号再生还原后传给每个相连的网段；网卡跨物理层与数据链路层，交换机工作在数据链路层，路由器工作在网络层。 7. MAC 地址由（ ）个二进制数组成，通常用12个十六进制数表示。 A. 32 B. 48 C. 64 D. 128 【答案】B 【解析】每块网卡都由生产厂商固化一个全球唯一的物理地址即 MAC 地址，它由48个二进制数组成，通常写成12个十六进制数，如 00:e0:4c:01:02:85。 8. 具有物理寻址功能、启动后能建立 MAC 地址与端口关联表的设备是（ ）。 A. 中继器 B. 集线器 C. 路由器 D. 交换机 【答案】D 【解析】交换机工作在数据链路层，具有物理寻址功能，启动后逐渐在内存中建立 MAC 地址与交换机端口的关联表，从而实现有目的的数据转发。 9. 下列不属于网络层功能的是（ ）。 A. 提供网络层地址并进行路径选择 B. 数据包的分割和重新组合 C. 把位信号再生并转发到所有网段 D. 流量控制和拥塞控制 【答案】C 【解析】把位信号再生并转发到所有网段是集线器（物理层）的作用。提供网络层地址与路径选择、数据包的分割和重新组合、差错校验和恢复、流量控制和拥塞控制均属于网络层的功能。 10. 为数据库访问、电子邮件、文件传输等应用程序提供直接服务的层次是（ ）。 A. 应用层 B. 表示层 C. 会话层 D. 传输层 【答案】A 【解析】应用层处于 OSI 参考模型的顶层，直接面向用户，为数据库访问、电子邮件、文件传输等用户应用程序提供直接服务，并涉及网络服务、服务公告及服务的使用方式。 11. 确保一个系统的应用层发送的信息能被另一个系统读取、完成数据格式转换的层次是（ ）。 A. 会话层 B. 表示层 C. 应用层 D. 传输层 【答案】B 【解析】表示层位于第6层，负责确定数据的表示形式与传输语法，完成数据格式之间的转换，并对数据进行转换和翻译，使收发两端都能理解。 12. 处于 OSI 参考模型顶层、直接面向用户的层次是（ ）。 A. 表示层 B. 会话层 C. 应用层 D. 传输层 【答案】C 【解析】应用层处于 OSI 参考模型的最顶层，直接面向用户，为数据库访问、电子邮件、文件传输等用户应用程序提供直接服务。 三、简答题 1. 简述 OSI 参考模型七层的名称及各层的主要功能。 【答案】OSI 参考模型把网络分为7层，自下向上依次为：物理层，处于最低层，直接面向网络传输介质，负责把二进制位流通过传输介质从一台计算机发送给另一台计算机，完全面向硬件，规定物理结构与传输介质的电气、机械规格；数据链路层，位于第2层，把位信息加以组织并封装成帧，通过物理地址寻址并实现差错校验与介质访问控制，从而建立可靠的数据传输通道；网络层，位于第3层，提供网络层地址即 IP 地址并进行路径选择，同时负责数据包的分割与重新组合、差错校验和恢复、流量控制和拥塞控制；传输层，位于第4层，最先提供端到端服务，负责准确、可靠地把数据从网络一端传到另一端；会话层，位于第5层，管理远程用户或进程之间的通信，负责会话的建立、维护和释放；表示层，位于第6层，确定数据的表示形式与传输语法，完成数据格式之间的转换；应用层，处于最顶层，直接面向用户，为数据库访问、电子邮件、文件传输等应用程序提供直接服务。其中第1～3层属于通信子网的功能范畴，第5～7层属于资源子网的功能范畴，第4层起着衔接上下各3层的作用。 【解析】本题考查 OSI 七层的名称与功能。答题时应按自下向上（或自上向下）的顺序逐层写出名称与主要职责，并点明第1～3层属通信子网、第5～7层属资源子网、第4层起衔接作用。 2. 简述 OSI 参考模型的特点。 【答案】OSI 参考模型具有以下特点：第一，每层的对应实体之间都通过各自的协议进行通信，即不同系统的同一层之间按该层协议交换信息。第二，各个计算机系统都有相同的层次结构，都按同样的七层来划分功能。第三，不同系统的相应层次具有相同的功能，因此同等层次之间才能相互理解、协同工作。第四，同一个系统的各层次之间通过接口联系，上层通过接口向下层提出服务请求。第五，相邻的两层之间，下层为上层提供服务，上层使用下层所提供的服务。此外，OSI 参考模型的成功之处还在于它清晰区分了服务、接口和协议这三个容易混淆的概念：服务描述每层的功能，接口定义某层提供的服务和如何被高层访问，协议则是每层功能的具体实现方法。 【解析】本题考查 OSI 参考模型的特点。答题时应答出五条，即协议通信、层次结构相同、相应层次功能相同、层次间通过接口联系、下层为上层服务；若能补充它对服务、接口与协议三者的区分则更完整。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究 学科网（北京）股份有限公司 $