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2024年5月29日发(作者：js正则表达式获取匹配的内容)
“任务驱动，五步教学”之《网络技术基础》
第六讲教案
网络体系结构及OSI基本参考模型
（总时间150分钟）
一、课题名
二、教学要
求
和目标
网络体系结构及OSI基本参考模型
通过本讲的学习,使学生能够达到以下要求：
一、协议及体系结构
1.网络协议
2.网络的体系结构及其划分所遵循的原则
二、OSI基本参考模型
三、教学重
点难点
四、教学地
点
五、课程类
型
六、教学方
法
导入课题：
通过通信信道和设备互连起来的多个不同地理位置的计算机系统，要使其能协同工
作实现信息交换和资源共享，它们之间必须具有共同的语言。交流什么、怎样交流及何
时交流，都必须遵循某种互相都能接受的规则。
重点： 1、协议及体系结构
2、OSI基本参考模型
难点： 1、协议及体系结构
理论教室
理论课
五步教学法
一、 协议及体系结构
1. 网络协议(Protocol)
为进行计算机网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定的集合。协议总是
指某一层协议，准确地说，它是对同等实体之间的通信制定的有关通信规则约定的
集合。
网络协议的三个要素：
七、理论解
析
1)语义（Semantics)。涉及用于协调与差错处理的控制信息。
2)语法（Syntax)。涉及数据及控制信息的格式、编码及信号电平等。
3)定时（Timing)。涉及速度匹配和排序等。
2.
网络的体系结构及其划分所遵循的原则
计算机网络系统是一个十分复杂的系统。将一个复杂系统分解为若干个容易处
理的子系统，然后“分而治之”，这种结构化设计方法是工程设计中常见的手段。
分层就是系统分解的最好方法之一。
在(图1)所示的一般分层结构中，n 层是n-1层的用户，又是n+1层的服务提
供者。n+1层虽然只直接使用了n层提供的服务，实际上它通过n层还间接地使用
了n-1层以及以下所有各层的服务。
层次结构的好处在于使每一层实现一种相对独立的功能。分层结构还有利于交
流、理解和标准化。
所谓网络的体系结构(Architecture)就是计算机网络各层次及其协议的集合。层
次结构一般以垂直分层模型来表示(图2)。
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“任务驱动，五步教学”之《网络技术基础》
（图 1）层次模型
（图2） 计算机网络的层次模型
层次结构的要点：
1)除了在物理媒体上进行的是实通信之外，其余各对等实体间进行的都是虚通信。
2)对等层的虚通信必须遵循该层的协议。
3)n层的虚通信是通过n/n-1层间接口处n-1层提供的服务以及n-1层的通信（通常
也是虚通信）来实现的。
层次结构划分的原则：
1)每层的功能应是明确的，并且是相互独立的。当某一层的具体实现方法更新时，
只要保持上、下层的接口不变，便不会对邻居产生影响。
2)层间接口必须清晰，跨越接口的信息量应尽可能少。
3)层数应适中。若层数太少，则造成每一层的协议太复杂；若层数太多，则体系结
构过于复杂，使描述和实现各层功能变得困难。
网络的体系结构的特点是：
1)以功能作为划分层次的基础。
2)第n层的实体在实现自身定义的功能时，只能使用第n-1层提供的服务。
3)第n层在向第n+1层提供的服务时，此服务不仅包含第n层本身的功能，还包含
由下层服务提供的功能。
4)仅在相邻层间有接口，且所提供服务的具体实现细节对上一层完全屏蔽。
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“任务驱动，五步教学”之《网络技术基础》
二、OSI基本参考模型
1、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's 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。
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。
需要强调的是，OSI参考模型并非具体实现的描述，它只是一个为制定标准机而提
供的概念性框架。在OSI中，只有各种协议是可以实现的，网络中的设备只有与OSI
和有关协议相一致时才能互连。
如（图3）所示,OSI七层模型从下到上分别为物理层(Physical Layer,PH)、数据链路
层(Data Link Layer,DL)、网络层(Network Layer,N)、运输层(Transport Layer,T)、会话层
(Session Layer,S)、表示层(Presentation Layer,P)和应用层(Application Layer,A)。
（图3）OSI参考模型
从图3中可见，整个开放系统环境由作为信源和信宿的端开放系统及若干中继开放系统
通过物理媒体连接构成。这里的端开放系统和中继开放系统，都是国际标准OSI7498
中使用的术语。通俗地说，它们变相当于资源子网中的主机和通信子网中的节点机
(IMP)。只有在主机中才可能需要包含所有七层的功能，而在通信子网中的IMP一般只
需要最低三层甚至只要最低两层的功能就可以了。
2.层次结构模型中数据的实际传送过程如图3.4所示。图中发送进程送给接收进程和
数据，实际上是经过发送方各层从上到下传递到物理媒体；通过物理媒体传输到接收方
后，再经过从下到上各层的传递，最后到达接收进程。
在发送方从上到下逐层传递的过程中，每层都要加上适当的控制信息，即图中和
H7、H6、...、H1，统称为报头。到最底层成为由“0”或“1”组成和数据比特流，然后再
转换为电信号在物理媒体上传输至接收方。接收方在向上传递时过程正好相反，要逐层
剥去发送方相应层加上的控制信息。
因接收方的某一层不会收到底下各层的控制信息，而高层的控制信息对于它来说又
只是透明的数据，所以它只阅读和去除本层的控制信息，并进行相应的协议操作。发送
方和接收方的对等实体看到的信息是相同的，就好像这些信息通过虚通信直接给了对方
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“任务驱动，五步教学”之《网络技术基础》
一样。
（图4） 数据的实际传递过程
各层功能简要介绍：
(1)物理层----定义了为建立、维护和拆除物理链路所需的机械的、电气的、功能的
和规程的特性，其作用是使原始的数据比特流能在物理媒体上传输。具体涉及接插件的
规格、“0”、“1”信号的电平表示、收发双方的协调等内容。
(2)数据链路层----比特流被组织成数据链路协议数据单元(通常称为帧)，并以其为
单位进行传输，帧中包含地址、控制、数据及校验码等信息。数据链路层的主要作用是
通过校验、确认和反馈重发等手段，将不可靠的物理链路改造成对网络层来说无差错的
数据链路。数据链路层还要协调收发双方的数据传输速率，即进行流量控制，以防止接
收方因来不及处理发送方来的高速数据而导致缓冲器溢出及线路阻塞。
(3)网络层----数据以网络协议数据单元(分组)为单位进行传输。网络层关心的是通
信子网的运行控制，主要解决如何使数据分组跨越通信子网从源传送到目的地的问题，
这就需要在通信子网中进行路由选择。另外，为避免通信子网中出现过多的分组而造成
网络阻塞，需要对流入的分组数量进行控制。当分组要跨越多个通信子网才能到达目的
地时，还要解决网际互连的问题。
(4)运输层----是第一个端--端，也即主机--主机的层次。运输层提供的端到端的透明
数据运输服务，使高层用户不必关心通信子网的存在，由此用统一的运输原语书写的高
层软件便可运行于任何通信子网上。运输层还要处理端到端的差错控制和流量控制问
题。
(5)会话层----是进程--进程的层次，其主要功能是组织和同步不同的主机上各种进
程间的通信(也称为对话)。会话层负责在两个会话层实体之间进行对话连接的建立和拆
除。在半双工情况下，会话层提供一种数据权标来控制某一方何时有权发送数据。会话
层还提供在数据流中插入同步点的机制，使得数据传输因网络故障而中断后，可以不必
从头开始而仅重传最近一个同步点以后的数据。
(6)表示层----为上层用户提供共同的数据或信息的语法表示变换。为了让采用不同
编码方法的计算机在通信中能相互理解数据的内容，可以采用抽象的标准方法来定义数
据结构，并采用标准的编码表示形式。表示层管理这些抽象的数据结构，并将计算机内
部的表示形式转换成网络通信中采用的标准表示形式。数据压缩和加密也是表示层可提
供的表示变换功能。
(7)应用层是开放系统互连环境的最高层。不同的应用层为特定类型的网络应用提
供访问OSI环境的手段。网络环境下不同主机间的文件传送访问和管理(FTAM)、传送
标准电子邮件的文电处理系统(MHS)、使不同类型的终端和主机通过网络交互访问的虚
拟终端(VT)协议等都属于应用层的范畴。
八、课堂练
1、 OSI参考模型的上四层分别为：（A）
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“任务驱动，五步教学”之《网络技术基础》
习
A、 应用层、表示层、会话层和传输层
B、 应用层、会话层、网络层和物理层
C、 物理层、数据链路层、网络层和传输层
D、 物理层、网络层、传输层和应用层
2、 OSI参考模型中的哪一层支持程序间诸如电子邮件、文件传输和Web浏览器的通信。
（A）
A、应用层 B、表示层 C、会话层 D、传输层
3、 下面哪一项正确描述了流控？（C）
A、 一种管理有限带宽的方法
B、 一种同步连接两台主机的方法
C、 一种确保数据完整性的方法
D、 一种在数据传送之前检查病毒的方法
4、 OSI参考模型中哪一层负责流控和差错恢复？（C）
A、应用层 B、表示层 C、传输层 D、网络层
5、 下面哪一项正确描述了分段？（C）
A、 将数据分割成小的数据包以便传输
B、 在流量高峰期，使主机从发送模式转向接收模式
C、 允许多个应用共享一个传输连接
D、 为解码和封装将数据从表示层传至网络层
6、 下面哪一项控制端到端的传送信息并保证TCP的可靠性？（B）
A、广播 B、窗口 C、错误恢复 D、流控
7、 OSI参考模型中的哪一层能互译不同的数据格式，诸如ASCII码和EBCDIC？（B）
A、应用层 B、表示层 C、会话层 D、传输层
8、 下面哪一项正确描述了表示层的功能？（D）
A、 建立、管理和终止应用
B、 支持程序间诸如电子邮件、文件传输和Web浏览的通信
C、 提供主机到目的地的传送服务
D、 互译不同的数据格式诸如ASCII和EBCDIC
9、 ASCII码、加密、QuickTime和JPEG是哪一层的典型代表？（A）
A、表示层 B、传输层 C、应用层 D、会话层
10、OSI参考模型中的哪一层建立、管理并终止应用间的通信？（C）
A、应用层 B、表示层 C、会话层 D、传输层
九、归纳总
结
一、协议及体系结构
1.网络协议
2.网络的体系结构及其划分所遵循的原则
二、OSI基本参考模型
清华万博教研室
主讲：孟令宏
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