计算机网络OSI模型及其对应协议的基础知识是软件评测师考试的高频考点，经常出现在上午场的客观选择题当中。为了使得不同的厂商提供的计算机设备、网络设备互联互通，国际标准化组织ISO建立了一个专门的分委员会来研究和制定了OSI（OpenSystem Interconnection，开放系统互联参考模型）。由于ISO组织的权威性，加上人们需要一个相互兼容、共同发展的新的网络体系，所以OSI成为了各大厂商努力遵循的标准。下面就该知识点并结合例题进行总结学习。
一、OSI模型概述
OSI有7层，从低到高依次为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层，如下图所示：
OSI参考模型具有以下特性：
（1）它是一种将异构系统互连的分层结构。
（2）提供了控制互连系统交互规则的标准框架。
（3）定义了一-种抽象结构，而并非具体实现的描述。
（4）不同系统上相同层的实体称为同等层实体。
（5）同等层实体之间的通信由该层的协议管理。
（6）相邻层间的接口定义了原语操作和低层向高层提供的服务。
（7）所提供的公共服务是面向连接的或无连接的数据服务。
（8）直接的数据传送仅在最低层实现。
（9）每层完成所定义的功能，修改本层的功能并不影响其他层。
OSI模型中的1-3层主要负责通信功能，一般称为通信子网层。上三层(即5-7层)属于资源子网的功能范畴，称为资源子网层。传输层起着衔接上、下三层的作用。
二、OSI参考模型中各层的功能及其对应的协议：
（1）物理层：提供为建立、维护和拆除物理链路所需的机械、电气、功能和规程的特性；提供有关在传输介质上传输非结构的位流及物理链路故障检测指示。用户要传递信息就要利用一些物理媒体， 如双绞线、同轴电缆等，但具体的物理媒体并不在OSI的7层之内，有人把物理媒体当作第0层，物理层的任务就是为它的上一层提供一个物理连接，以及它们的机械、电气、功能和过程特性。例如规定使用电缆和接头的类型，传送信号的电压等。在这一层，数据还没有被组织，仅作为原始的位流或电气电压处理，单位是位。
（2）数据链路层：把不可靠的信道变为可靠的信道。为此，将位组成帧，在链路上提供点到点的帧传输，并进行差错控制、流量控制等。
（3）网络层：在源结点到目的结点之间进行路由选择、拥塞控制、顺序控制、传送包，保证报文的正确性。网络层控制着通信子网的运行，因而它又称为通信子网层。对应的协议包括IP协议、ICMP协议、ARP协议和RARP协议等。
（4）传输层：提供端到端间可靠的、透明的数据传输，保证报文顺序的正确性、数据的完整性。对应的协议包括TCP协议和UDP协议等。
（5）会话层：建立通信进程的逻辑名字与物理名字之间的联系，提供进程之间建立、管理和终止会话的方法，处理同步与恢复问题。
（6）表示层：实现数据转换(包括格式转换、压缩和加密等)，提供标准的应用接口、公用的通信服务、公共数据表示方法。
（7）应用层：应用层提供OSI用户服务，即确定进程之间通信的性质，以满足用户需要以及提供网络与用户应用软件之间的接口服务。例如，事务处理程序、电子邮件和网络管理程序等。对应的协议包括HTTP协议、FTP协议、Telnet协议、SMTP协议、POP3协议、SNMP协议、DNS协议和NFS协议等。
三、常考协议的介绍
（1）IP协议：IP协议是网络层定义的协议，其主要功能是将上层数据(如TCP、UDP数据)或同层的其他数据(如ICMP数据)封装到IP数据报中；将IP数据报传送到最终目的地；为了使数据能够在链路层上进行传输，对数据进行分段；确定数据报到达其他网络中的目的地的路径。
（2）ARP协议和RARP协议：地址解析协议(Address Resolution Protocol, ARP)及反地址解析协议(RARP)是驻留在网络层中的另一个重要协议。ARP的作用是将IP地址转换为物理地址，RARP的作用是将物理地址转换为IP地址。网络中的任何设备，主机、路由器和交换机等均有唯一的物理地址， 该地址通过网卡给出，每个网卡出厂后都有不同的编号，这意味着用户所购买的网卡有着唯一的物理地址。另一方面，为了屏蔽底层协议及物理地址.上的差异，IP 协议又使用了IP 地址，因此在数据传输过程中，必须对IP地址与物理地址进行相互转换。
（3）ICMP协议：ICMP ( Internet Control Message Protocol, Internet 控制信息协议)是一个比较重要的网络层协议，用于在IP主机、路由器之间传递控制消息。控制消息是指网络通不通、主机是否可达、路由是否可用等网络本身的消息。这些控制消息虽然并不传输用户数据，但是对于用户数据的传递起着重要的作用。由于IP协议是一种尽力传送的通信协议，即传送的数据报可能丢失、重复、延迟或乱序传递，所以IP协议需要一种避免差错并在发生差错时报告的机制。
（4）TCP协议：TCP是最重要的协议之一，它在IP协议提供的不可靠数据服务的基础上，为应用程序提供了一个可靠的、面向连接的、全双工的数据传输服务。TCP采用了重发技术来实现数据传输的可靠性。具体来说，就是在TCP传输过程中，发送方启动一个定时器，然后将数据包发出，当接收方收到了这个信息就给发送方一个确认信息。若发送方在定时器到点之前没收到这个确认信息，就重新发送这个数据包。在源主机需要和目的主机通信时，目的主机必须同意，否则TCP连接无法建立。为了确保TCP连接的成功建立，TCP采用三次握手的方式，使源主机和目的主机达成同步。
（5）UDP协议：UDP是一种不可靠的、无连接的协议，可以保证应用程序进程间的通信。与同样处在传输层的面向连接的TCP相比较，UDP是一种无连接的协议，它的错误检测功能要弱得多。可以这样说，TCP有助于提高可靠性；而UDP则有助于提高传输的高速率性。例如，必须支持交互式会话的应用程序(如FTP等)常使用TCP；而自己进行错误检测或不需要错误检测的应用程序(如DNS、SNMP等)则常使用UDP。TCP虽然提供了一个可靠的数据传输服务，但它是以牺牲通信量来实现的。也就是说，为了完成同样一个任务，TCP需要更多的时间和通信量。这在网络不可靠的时候通过牺牲一些时间换来达到网络的可靠性是可行的，但在网络十分可靠的情况下，则可以采用UDP，通信量的浪费就会很小。
（6）X.25协议：属于广域网协议的一种，采用分层的体系结构，自下而上分为三层：物理层、数据链路层和分组层，分别对应于OSI参考模型的物理层、链路层和网络层。各层在功能上相互独立，每一层接受下一层提供的服务，同时也为上一层提供服务，相邻层之间通过原语进行通信。在接口的对等层之间通过对等层之间的通信协议进行信息交换的协商、控制和信息的传输。
近几年对该知识没怎么考察过的真题，最近的一次考察是2016年，如下所示。
【2016年第26-27题】下面的协议中属于应用层协议的是（1），该协议的报文封装在（2）中传送。
（1）
A、SNMP
B、ARP
C、ICMP
D、X.25
（2）
A、TCP
B、IP
C、UDP
D、ICMP
解析：本试题考查网络协议的基础知识。
SNMP：简单网络管理协议，为应用层协议，通过用户数据报协议(UDP)来操作。
ARP：地址解析协议，作用是将IP地址转换为物理地址，工作在网络层。
ICMP：( Internet Control Message Protocol, Internet 控制信息协议)是一个比较重要的网络层协议，用于在IP主机、路由器之间传递控制消息。
X.25：属于广域网协议的一种，采用分层的体系结构，自下而上分为三层：物理层、数据链路层和分组层，分别对应于OSI参考模型的下三层。
故正确答案为：（1）A （2）C
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写于2021年9月22日
作者：昊洋讲师
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