6.2  OSI参考模型

本知识点作为"网络工程师"考试的基础，每年基本上都有考查，分值在1~2分，具体命题走势如下图所示：

图6-5  命题走势

开放系统互连（Open System Interconnection）基本参考模型是由国际标准化组织（ISO）制定的标准化开放式计算机网络层次结构模型，又称ISO/OSI参考模型。"开放"这个词表示能使任何两个遵守参考模型和有关标准的系统进行互连。

1. OSI/RM层次结构

OSI包括了体系结构、服务定义和协议规范三级抽象。OSI的体系结构定义了一个七层模型，用以进行进程间的通信，并作为一个框架来协调各层标准的制定；OSI的服务定义描述了各层所提供的服务，以及层与层之间的抽象接口和交互用的服务原语；OSI各层的协议规范，精确地定义了应当发送何种控制信息及何种过程来解释该控制信息。层次结构助记方式见下表：

各层功能简介：

物理层：

提供相邻设备间的比特流传输。它是利用物理通信介质，为上一层（数据链路层）提供一个物理连接，通过物理连接透明地传输比特流。

所谓透明传输指经实际电路后传送的比特流没有变化，任意组合的比特流都可以在这个电路上传输，物理层并不知道比特的含义。 物理层要考虑的是如何发送"0"和"1",以及接收端如何识别。

数据链路层：

负责在两个相邻的节点间的线路上无差错的传送以帧为单位的数据，每一帧包括一定的数据和必要的控制信息，在接收点接收到数据出错时要通知发送方重发，直到这一帧无误得到达接收节点。数据链路层就是把一条有可能出错的实际链路变成让网络层看来好像不出错的链路。

网络层：

网络中通信的两个计算机之间可能要经过许多个节点和链路，还可能经过几个通信子网。网络层数据的传送单位是分组（packet），网络层的任务就是要选择合适的路由，使发送站的运输层发下来的分组能够正确无误的按照地址找到目的站并交付目的站的运输层，这就是网络层的寻址功能。

对于广播信道构成的通信子网，路由问题很简单，因此这种子网的网络层非常简单，甚至没有。对于通信子网来说，最多只到网络层。

传输层：

任务是根据通信子网的特性最佳的利用网络资源，并以可靠和经济的方式为两个端系统的会话层之间建立一条传输连接，透明的传输报文。

传输层向上一层提供一个可靠的端到端的服务，使会话层不知道传输层以下的数据通信的细节。传输层只存在在端系统（主机）中，传输层以上层就不再管信息传输问题了。

会话层：

会话层虽然不参与具体的数据传输，但它对数据进行管理，它向互相合作的表示进程之间提供一套会话设施，组织和同步它们的会话活动，并管理它们的数据交换过程。

这里，"会话"的意思是指两个应用进程之间为交换面向进程的信息而按一定规则建立起来的一个暂时联系。

表示层：

提供端到端的信息传输。处理的是OSI系统之间用户信息的表示问题。在OSI中，端用户（应用进程）之间传送的信息数据包含语义和语法两个方面。语义是信息数据的内容及其含义，它由应用层负责处理。语法是与信息数据表示形式有关方面，例如信息的格式、编码、数据压缩等。表示层主要用于处理应用实体面向交换的信息的表示方法。这样即使每个应用系统有各自的信息表示法，但被交换的信息类型和数值仍能用一种共同的方法来表示。它包含用户数据的结构和在传输时的比特流或字节流的表示。

应用层：

是OSI参考模型的较高层，应用层确定进程之间通信的性质以满足用户的需要；负责用户信息的语义表示，并在两个通信者之间进行语义匹配。就是说应用层不仅要提供应用进程所需要的信息交换和远程操作，而且还要作为互相作用的应用进程的用户代理（user agent），来完成一些为进行语义上有意义的信息交换所必需的功能。

处于参考模型（N）层的子系统记为（N）子系统，同一开放系统的相邻层及其子系统分别用（N+1），（N）、（N-1）层子系统来表示。（N）层表示某一特定的层，那么（N+1）表示相邻高层，（N-1）表示相邻低层。此种表示方法也适用于与这些层有关的概念，如（N）协议，（N+1）服务，（N-1）实体等。

图6-6  层次模型                  图6-7 服务与协议

例：在OSI参考模型中，实现端到端的应答、分组排序和流量控制功能的协议层是    .〔05年5月网工试题〕

A.数据链路层  B.网络层  C.传输层  D.会话层

试题分析：

OSI模型各层实现的主要功能如下表所示：

层  次主要功能

物理层·提供物理通路·二进制数据传输·定义机械、电气特性、接口

数链层·数据链路的链接与释放 ·流量控制·构成链路数据单元 ·差错的检测与恢复·帧定界与同步 ·传送以帧为单位的信息

网络层·路由的选择与中继 ·网络连接的激活与终止·网络连接的多路复用 ·差错的检测与恢复·排序、流量控制 ·服务选择

传输层·映像传输地址到网络地址 ·传输连接的建立与释放·多路复用与分割 ·差错控制及恢复·分段与重组、组块与分块 ·序号及流量控制

会话层·会话链接到传输链接映射 ·会话链接的恢复与释放·对会话参数据进行协商 ·服务选择·活动管理与令牌管理 ·数据传送

表示层·数据语法的转换·数据加密与数据压缩·语法表示与连接管理

应用层·应用层包含用户应用程序执行任务所需要的协议和功能。

题中提到的"端到端的应答",只有传输层以上（包括传输层）才称为端到端，三层以下称为点到点的通信。然后由其具体功能，我们可以判断为传输层，正确答案为：C.

2. 层服务访问点SAP

（N）层实体向（N+1）层实体提供服务，（N+1）层实体向（N）层实体请求服务，从概念上讲，这是通过位于（N）层和（N+1）层的界面上的服务访问点（N）SAP来实现的。（N）SAP是一个访问工具，由一组服务元素和抽象操作组成，并由（N+1）实体在该点调用。我们把（N）层中提供（N）服务的那些（N）实体总称为（N）服务提供者；而把调用（N）服务的（N+1）实体称为（N）服务用户。如图6-6所示。

图6-8 服务访问点SAP

例：在OSI参考模型中，物理层的功能是（1） .对等实体在依次交互作用中传送的信息单位称为（2） ,它包括（3）两部分。上下邻层实体之间的接口称为服务访问点（SAP），网络层的服务访问点也称为（4） ,通常分为（5）两部分。

（1） A.建立和释放连接       B.透明地传输比特流

C.在物理实体间传送数据帧   D.发送和接受用户数据

（2） A.借口数据单元        B.服务数据单元

C.协议数据单元        D.交互数据单元

（3） A.控制信息和用户数据     B.接口信息和用户数据

C.接口信息和控制信息     D.控制信息和校验信息

（4） A.用户地址   B.网络地址   C.端口地址   D.网卡地址

（5） A.网络号和端口号       B.网络号和主机地址

C.超网号和子网号       D.超网号和端口地址

试题分析：

物理层的作用是在两个或多个数据链路层实体间提供建立、维持和释放必须的物理连接，进行数据位流的传输，并进行差错检查，使比特信息通过传输介质从一个系统传输到另一个系统，因此（1）中选项B是正确的。

对等实体之间传送的信息称之为该层的协议数据单元PDU,每个PDU都是将上层协议的数据作为本层PDU的数据部分，并且加上本层的基本协议头控制信息。在接收端要将本层的控制信息分离，将数据信息交给上层协议。因此，（2）、（3）的正确答案为C、A.

两相邻协议之间所有的调用和服务访问点，以及服务的集合就是相邻协议层之间的接口。服务访问点SAP是访问地址，网络层的服务访问点也称网络地址，它由网络号各主机地址构成，我们常用的IP地址，即为两者的统一体。因此，（4）、（5）的正确答案为B、B.这里还需提及的是：MAC地址即物理地址，为数据链路层服务。C地址是逻辑链路层的SAP,端口号是传输层上的SAP.

3. 数据单元的概念

在OSI环境内，信息传送发生在一层的已建立起连接的对等实体之间，也可发生在同一开放系统相邻子系统的实体之间。因此，采用不同类型的数据单元来表示这种不同传送方式的信息。

（N）协议数据单元（N）PDU

已建立起连接的同层对等（N）实体间交换信息的单元称为（N）协议数据单元（N）PDU.

（N）服务数据单元（N）SDU

从相邻两层实体交换信息是服务提供者与服务用户之间交换信息的角度来考虑。引入（N）服务数据单元（N）SDU概念。（N）实体通过（N）SDU在（N）-SAP向（N+1）实体提供服务，或者说，（N+1）实体在（N）-SAP从（N）SDU索取（N）实体的服务。

（N）接口数据单元（N）IDU

在（N+1）与（N）层边界上，把（N+1）实体与（N）实体交换的信息通称为（N）接口数据，记为（N）ID,相应的ICI记为（N）ICI.（N）ICI与（N）ID组成了（N）接口数据单元（N）IDU.

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