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第19题

知识点： OSI七层协议传输层链路数据链路层网络层网络层协议应用层

关键词：传输数据链路层网络层协议应用层链路数据网络章/节：基本信息系统集成技术

Tcp协议是英特网使用的基础协议，一般分为四层，数据链路层，网络层，传输层和应用层（19）属于网络层协议。

A. TCP

B. SNMP

C. ICMP

D. ARP

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第18题 2014年下半年

59%

（）是以太网技术的典型特征。

第21题 2014年上半年

43%

在TCP/IP协议簇中，（21）协议属于应用层协议。

第18题 2016年上半年

77%

快速以太网和传统以太网在（18）上的标准不同。


知识点讲解
· OSI七层协议 · 传输层 · 链路 · 数据链路层 · 网络层 · 网络层协议 · 应用层

OSI七层协议

OSI（Open System Interconnect）七层协议是国际标准化组织（ISO）和国际电报电话咨询委员会（CCITT）联合制定的开放系统互联参考模型。OSI采用了分层的结构化技术，从下到上共分七层，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。七层模型分别概括如下：

.物理层：包括物理联网媒介，如电缆连线连接器。该层的协议产生并检测电压以便发送和接收携带数据的信号。具体标准有RS232、V.35、RJ-45、FDDI。

.数据链路层：它控制网络层和物理层之间的通信，主要功能是将从网络层接收到的数据分割成特定的可被物理层传输的帧。常见的协议有IEEE 802.3/.2、HDLC、PPP、ATM。

.网络层：主要功能是将网络地址（如IP）翻译成对应的物理地址，并决定如何将数据从发送方路由到接收方。在TCP/IP协议中，网络层具体协议有IP、ICMP、IGMP、IPX、ARP等。

.传输层：定义了传输数据的协议和端口号，如TCP（传输控制协议，传输效率低，可靠性强，用于传输可靠性要求高，数据量大的数据），UDP（用户数据报协议，与TCP特性恰恰相反，用于传输可靠性要求不高，数据量小的数据，如QQ聊天数据就是通过这种方式传输的）。主要将从下层接收的数据进行分段传输，到达目的地址后再进行重组。常常把这一层数据叫作段。

.会话层：负责在网络中的两节点之间建立和维持通信，以及提供交互会话的管理功能，如三种数据流方向的控制，即一路交互、两路交替和两路同时会话模式。常见的协议有RPC、SQL和NFS。

.表示层：在表示层，数据按照网络能理解的方式进行格式化，这种格式化也因所使用网络的类型不同而不同。表示层管理数据的加密解密、数据转换、格式化和文本压缩。常见的协议有JPEG、ASCII、GIF、DES、MPEG。

.应用层：负责对软件提供接口以使程序能使用网络服务，如事务处理程序、文件传输协议和网络管理等。在TCP/IP协议中，常见的协议有HTTP、Telnet、FTP、SMTP等等。

传输层

传输层的主要服务功能是建立、提供端到端的通信连接，亦即一个应用程序到另一个应用程序的通信连接。说到底，传输层主要是为任何两台需要相互通信的计算机建立通信连接。它可以同时从应用层的几个应用程序接收数据并发送给下一层（IP）。传输层的主要协议有TCP（传输控制协议）和UDP（用户报文协议）。TCP是TCP/IP的两个最基本的协议之一。

TCP协议。传输层中的TCP协议负责任何两台计算机之间的连接，此外还提供了一种可靠传输的方法，解决了IP协议的不安全因素，为数据报正确、安全地到达目的地提供了保障。

网络中由于带宽的限制，每一条线路上都有一个流量极限。当有大量数据报拥挤在一条线路上时，往往会超过其流量极限，就像是公路上阻塞的汽车一样。而在Internet上，当一条线路上的负荷已超出其极限流量时，一些数据报就会被丢失，导致数据报在传输的过程中失去安全保障。

IP协议不负责处理数据报的丢失、误投递等情况，而TCP协议则提供了可靠传输的机制，它能够自动检测丢失的数据报并自动重传，弥补IP的不足。此外，它还负责过滤多个重复的数据报，接收最先到达的一个。因此，TCP和IP总是协调一致地工作，以保证数据报的可靠传输。

TCP协议提供的是一种面向连接的服务。在传输层中，用户数据报协议（User Datagram Protocol，UDP）。提供另一种面向无连接的服务，即在数据传输时不加上自己的头标，这样使得协议本身的开销非常小，性能也比TCP高。但其可靠性不如TCP协议，适合于传输一些不需要绝对可靠的数据（或由上层保障数据的可靠性）。

链路

链路（link）指的是从发信点到收信点（即从信源到信宿）的一串结点和线路。链路通信是指端到端的通信。

计算机网络从逻辑结构上可以分成两部分：负责数据处理、向网络用户提供各种网络资源及网络服务的外层用户资源子网和负责数据转发的内层通信子网。通信子网由分组交换结点（简记为R）及连接这些结点的链路组成，负责在主机（Host，H）间传输分组。资源子网由连在网上的主机构成，为网上用户提供共享资源，入网途径和方法。局域网中的每台主机都通过网卡连接到传输介质上，网卡负责在各个主机间传递数据，显然，网卡和传输介质构成了局域网的通信子网，而主机集合则构成了资源子网。用户子网指的是由主计算机、终端、通信控制设备、连网外设、各种软件资源等组成。通信子网分为点对点通信子网和广播式通信子网。它主要有三种组织形式：结合型、专用型和公用型，如下图所示。

网络的组织形式

计算机网络也可以看作是在物理上分布的相互协作的计算机系统。其硬件部分除了单体计算机、光纤、同轴电缆以及双绞线等传输媒体之外，还包括插入计算机中用于收发数据分组的各种通信网卡（在操作系统中，这些网卡不当成一种外部设备），把多台计算机连接到一起的集线器（hub，该设备近年正逐步被相应的交换机取代），扩展带宽和连接多台计算机用的交换机（switch）以及负责路径管理、控制网络交通情况的路由器或ATM交换机等。其中路由器或ATM交换机是构成广域网络的主要设备，而交换机和集线则是构成局域网络的主要设备。这些设备都可看作一种专用的计算机。

综上所述，计算机网络是一个由不同传输媒体构成的通信子网，与这个通信子网连接的多台地理上分散的具有唯一地址的计算机，将数据划分为不同长度分组进行传输和处理的协议软件以及应用系统所组成的传输和共享信息的系统。

数据链路层

数据链路层在物理层已能将信号发送到通信链路中的基础上，负责建立一条可靠的数据传输通道，在相邻结点之间有效地传送数据。正在通信的两个站点在某一特定时刻，一个发送数据，一个接收数据。数据链路层通过一系列协议实现以下功能。

（1）封装成帧：把数据组成一定大小的数据块（帧），然后以帧为单位发送、接收和校验数据。

（2）流量控制：根据接收站的接收情况，发送数据的一方实时地进行传输速率控制，以免出现发送数据过快，接收方来不及处理而丢失数据的情况。

（3）差错控制：当接收到数据帧后，接收数据的一方对其进行检验，如果发现错误，则通知发送方重传。

（4）传输管理：在发送端与接收端通过某种特定形式的对话来建立、维护和终止一批数据的传输过程，以此对数据链路进行管理。

就发送端而言，数据链路层将来自上层的数据按一定规则转化为比特流送到物理层进行处理；就接收端而言，它通过数据链路层将来自物理层的比特流合并成完整的数据帧供上层使用。最典型的数据链路层协议是IEEE（Institute of Electrical and Electronics Engineers，美国电气和电子工程师协会）开发的802系列规范，在该系列规范中将数据链路层分成了两个子层：逻辑链路控制层（Logic Link Control，LLC）和介质访问控制层（Media Access Control，MAC）。LLC层负责建立和维护两台通信设备之间的逻辑通信链路；MAC层控制多个信息通道复用一个物理介质。MAC层提供对网卡的共享访问与网卡的直接通信。网卡在出厂前会被分配给唯一的由12位十六进制数表示的MAC地址（物理地址），MAC地址可提供给LLC层来建立同一个局域网中两台设备之间的逻辑链路。

IEEE802规范目前主要包括以下内容。

（1）802.1：802协议概论，其中802.1A规定了局域网体系结构，802.1B规定了寻址、网络互联与网络管理。

（2）802.2：LLC协议。

（3）802.3：以太网的CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect，载波监听多路访问／冲突检测）协议，其中802.3i规定了10Base-T访问控制方法与物理层规范，802.3u规定了100Base-T访问控制方法与物理层规范，802.3ab-规定了1000Base-T访问控制方法与物理层规范，802.3z规定了1000Base-SX和1000Base-LX访问控制方法与物理层规范。

（4）802.4：令牌总线（TokenBus）访问控制方法与物理层规范。

（5）802.5：令牌环访问控制方法。

（6）802.6：城域网访问控制方法与物理层规范。

（7）802.7：宽带局域网访问控制方法与物理层规范。

（8）802.8：FDDI访问控制方法与物理层规范。

（9）802.9：局域网上的语音／数据集成规范。

（10）802.10：局域网安全互操作标准。

（11）802.11：无线局域网（Wireless Local Area Network，WLAN）标准协议。

（12）802.12：100VG-Any局域网访问控制方法与物理层规范。

（13）802.14：协调混合光纤同轴网络的前端和用户站点间数据通信的协议。

（14）802.15：无线个人网技术标准，其代表技术是蓝牙技术。

（15）802.16：无线MAN空中接口规范。

网络层

数据链路层只提供了简单的数据流传送服务，而在Internet中网络与网络之间的数据传输主要依赖于网络层中的IP协议。网络层的功能主要体现在IP和ICMP协议上。

.IP协议——网间协议：IP构成网络层的一个主要部分。IP负责Internet上网络与网络之间的通信，即将数据报由一个网络传输到另一个网络。IP协议规定了Internet上的计算机之间通信所必须遵循的规则。此外，它还定义了Internet上IP地址的格式，并通过路由选择，将数据报由一台计算机传递到另一台计算机。但IP只负责传送数据报，而不考虑传输的可靠性、数据报的流量控制等安全因素。

.ICMP协议——Internet控制报文协议：ICMP是IP的延伸和IP不可分割的组成部分。它使用IP数据报传输设施来发送报文，并且有下列传输控制、出错报告和其他的检查功能。

.数据流控制。当数据报流量太大而无法处理时，目的主机或中间路由器就会通知数据源站暂停发送报文。

.检测目的地是否可以抵达。当目的地不可抵达时，就由目的地的网络、主机或者端口，把“目的地不可抵达的报文”发送给数据报源站。

.重选路由。当路由器或网关发现有更合适的路由时，就把“ICMP重选路由报文”发给主机，以此通知主机使用另一个路由或网关。

.检查远程主机。网上主机可以了解某个远程系统的IP协议是否正在工作。其办法是向远程系统发送一个“ICMP回送报文”。当该系统收到报文后，就使用相同的分组报文应答源主机。

网络层协议

网络层提供两种服务，即面向连接的服务和无连接的服务。ISO 8348文件定义了面向连接的服务（CONS），与此对应的协议是CCITT X.213，这两个文件的规定与X.25分组级协议（PLP）一致。ISO8473文件定义了无连接的网络服务（CLNS）。在OSI参考模型中，各个层次除了服务定义文件外，还有定义该功能的协议规范文件，但是在网络层没有相应的协议规范文件。

ISO 8878文件（或X.223）类似于网络层的协议规范，它规定了从X.213服务原语到X.25分组协议的映像关系。

另外，关于网际互联，ISO 9542描述了端系统和中间系统（ES-IS）之间的通信协议，ISO 10589描述了中间系统与中间系统（IS-IS）之间的通信协议。

应用层

TCP/IP的应用层大致对应于OSI模型的应用层和表示层，应用程序通过本层协议利用网络。这些协议主要有FTP、TFTP、HTTP、SMTP、DHCP、NFS、Telnet、DNS和SNMP等。

文件传输协议（File Transport Protocol，FTP）是网络上两台计算机传送文件的协议，是通过Internet把文件从客户端复制到服务器上的一种途径。

简单文件传输协议（Trivial File Transfer Protocol，TFTP）是用来在客户端与服务器之间进行简单文件传输的协议，提供不复杂、开销不大的文件传输服务。TFTP协议设计的时候是进行小文件传输的，因此它不具备通常的FTP的许多功能，它只能从文件服务器上获得或写入文件，不能列出目录，也不进行认证。它传输8位数据。

超文本传输协议（Hypertext Transfer Protocol，HTTP）是用于从WWW服务器传输超文本到本地浏览器的传送协议。它可以使浏览器更加高效，使网络传输减少。它不仅保证计算机正确快速地传输超文本文档，还确定传输文档中的哪一部分，以及哪部分内容首先显示等。

简单邮件传输协议（Simple Mail Transfer Protocol，SMTP）是一种提供可靠且有效的电子邮件传输的协议。SMTP是建模在FTP文件传输服务上的一种邮件服务，主要用于传输系统之间的邮件信息并提供与来信有关的通知。

动态主机配置协议（Dynamic Host Configuration Protocol，DHCP）分为两个部分，一个是服务器端，另一个是客户端。所有的IP网络设定数据都由DHCP服务器集中管理，并负责处理客户端的DHCP要求；而客户端则会使用从服务器分配下来的IP环境数据。DHCP透过“租约”的概念，有效且动态地分配客户端的TCP/IP设定。DHCP分配的IP地址可以分为三种方式，分别是固定分配、动态分配和自动分配。

网络文件系统（Net File System，NFS）是FreeBSD支持的文件系统中的一种，允许一个系统在网络上与他人共享目录和文件。通过使用NFS，用户和程序可以像访问本地文件一样访问远端系统上的文件。

远程登录协议（Telnet）是登录和仿真程序，它的基本功能是允许用户登录进入远程主机系统。以前，Telnet是一个将所有用户输入送到远方主机进行处理的简单的终端程序。它的一些较新的版本在本地执行更多的处理，于是可以提供更好的响应，并且减少了通过链路发送到远程主机的信息数量。

域名系统（Domain Name System，DNS）用于命名组织到域层次结构中的计算机和网络服务。在Internet上域名与IP地址之间是一一对应的，域名虽然便于人们记忆，但机器之间只能互相认识IP地址，它们之间的转换工作称为域名解析，域名解析需要由专门的域名解析服务器来完成，DNS就是进行域名解析的服务器。DNS通过对用户友好的名称查找计算机和服务。当用户在应用程序中输入DNS名称时，DNS服务可以将此名称解析为与之相关的其他信息，如IP地址。

简单网络管理协议（Simple Network Management Protocol，SNMP）是为了解决Internet上的路由器管理问题而提出的，它可以在IP、IPX、AppleTalk、OSI及其他用到的传输协议上被使用。SNMP事实上指一系列网络管理规范的集合，包括协议本身、数据结构的定义和一些相关概念。目前SNMP已成为网络管理领域中事实上的工业标准，并被广泛支持和应用，大多数网络管理系统和平台都是基于SNMP的。

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