计算机网络分层结构
分层结构中的概念
Q: 在计算机网络分层结构中，什么是实体？
A: 实体是指任何可发送或接收信息的硬件或软件进程，通常是某个特定的软件模块。
Q: 什么是对等层？
A: 不同机器上的同一层称为对等层。
Q: 什么是对等实体？
A: 同一层的实体称为对等实体。
Q: 什么是服务数据单元 (SDU)？
A: 服务数据单元 (SDU) 是为了完成用户所要求的功能而传送的数据。
Q: 什么是协议控制信息 (PCI)？
A: 协议控制信息 (PCI) 是控制协议操作的信息。
Q: 什么是协议数据单元 (PDU)？
A: 对等层之间传送的数据单位称为该层的协议数据单元 (PDU)。
数据单元的封装和解封装
Q: 数据单元是如何封装和解封装的？
A: 当在各层之间传输数据时，将从第 n+1 层收到的 PDU 作为第 n 层的 SDU，加上第 n 层的 PCI，就封装成了第 n 层的 PDU，交给第 n-1 层后作为 SDU 发送。接收方接收时做相反的处理，因此可知三者的关系为 n-SDU + n-PCI = n-PDU = (n-1)-SDU。
分层结构的含义
Q: 分层结构的含义包括哪些方面？
A: 分层结构的含义包括：
- 第 n 层的实体不仅要使用第 n-1 层的服务来实现自身定义的功能，而且要向第 n+1 层提供本层的服务，该服务是第 n 层及其下面各层提供的服务总和。
- 最低层只提供服务，是整个层次结构的基础；最高层面向用户提供服务。
- 上一层只能通过相邻层间的接口使用下一层的服务，而不能调用其他层的服务。
- 当两台主机通信时，对等层在逻辑上有一个直接信道，表现为能直接将信息传送到对方。
计算机网络协议、接口、服务的概念
协议
Q: 什么是网络协议？
A: 网络协议是控制在对等实体之间进行通信的规则的集合，是水平的。
Q: 协议由哪三部分组成？
A: 协议由语法、语义和同步三部分组成。
Q: 网络协议的语法的定义是什么？
A: 语法是指数据与控制信息的格式。
Q: 网络协议的语义的定义是什么？
A: 语义是指需要发出何种控制信息、完成何种动作及做出何种应答。
Q: 网络协议的同步的定义是什么？
A: 同步是指执行各种操作的条件、时序关系等，即事件实现顺序的详细说明。
接口
Q: 什么是服务访问点 (SAP)？
A: 服务访问点 (SAP) 是同一结点内相邻两层的实体交换信息的逻辑接口。
Q: SAP 的作用是什么？
A: SAP 是服务提供者向服务用户提供服务的接口。
Q: SAP 在不同层中的体现是什么？
A: 在 5 层体系结构中，数据链路层的 SAP 为帧的“类型”字段，网络层的 SAP 为 IP 数据报的“协议”字段，传输层的 SAP 为“端口号”字段。
服务
Q: 什么是服务？
A: 服务是指下层为紧邻的上层提供的功能调用，是垂直的。
Q: 服务是如何实现的？
A: 对等实体在协议的控制下，使得本层能为上层提供服务，但要实现本层协议，还需要使用下层提供的服务。
Q: 什么是服务原语？
A: 当上层使用下层提供的服务时，必须与下层交换一些命令，这些命令称为服务原语。
Q: 服务原语可以分为哪四类？
A: 服务原语可以分为请求、指示、响应和证实四类。
Q: 协议和服务有什么区别？
A: 协议是水平的，控制对等实体之间的通信规则；服务是垂直的，由下层通过层间接口向上层提供的。
服务的分类
Q: 计算机网络提供的服务可以按哪些方式分类？
A: 计算机网络提供的服务可以按以下三种方式分类：
- 面向连接服务与无连接服务
- 可靠服务和不可靠服务
- 有应答服务和无应答服务
Q: 面向连接服务的特点是什么？
A: 面向连接服务需要在通信前建立连接，保证通信能正常进行，传输结束后释放连接和占用的资源。
Q: 无连接服务的特点是什么？
A: 无连接服务不需要在通信前建立连接，发送数据时可直接发送，是一种不可靠的服务。
Q: 可靠服务的特点是什么？
A: 可靠服务是指网络具有纠错、检错、应答机制，能保证数据正确、可靠地传送到目的地。
Q: 不可靠服务的特点是什么？
A: 不可靠服务是指网络只是尽量让数据正确、可靠地传送到目的地，是一种尽力而为的服务。
Q: 有应答服务的特点是什么？
A: 有应答服务是指接收方在收到数据后向发送方给出相应的应答，该应答由传输系统内部自动实现。
Q: 无应答服务的特点是什么？
A: 无应答服务是指接收方收到数据后不自动给出应答。
计算机网络协议、接口、服务的概念
1. OSI 参考模型
Q: 什么是 OSI 参考模型？
A: 国际标准化组织 (ISO) 提出的网络体系结构模型称为开放系统互连参考模型 (OSI/RM)，通常简称为 OSI 参考模型。
Q: OSI 参考模型有几层？
A: OSI 参考模型有 7 层，自下而上依次为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。
Q: OSI 参考模型的层次结构如何划分？
A: 低三层统称通信子网，是为联网而附加的通信设备，完成数据的传输功能；高三层统称资源子网，相当于计算机系统，完成数据的处理等功能；传输层承上启下。
Q: OSI模型中数据传输的过程是如何进行的？
A: 数据传输的过程可以分为以下几个步骤：
- 主机 A 将数据从应用层开始逐层封装，并在每一层添加相应的控制信息。
- 物理层将数据转换成比特流，通过传输介质传输。
- 中间系统（例如路由器、交换机）接收比特流，并进行解封装和重新封装。
- 中间系统将数据包再次转换成比特流，通过传输介质传输给目标主机。
- 目标主机接收比特流，并进行解封装，将数据提交给应用层。
Q: OSI模型中哪些层是端到端的，哪些层是点到点的？
A: 上四层（应用层、表示层、会话层、传输层）是端到端的，因为它们只涉及到主机 A 和主机 B 之间的通信。下三层（网络层、数据链路层、物理层）是点到点的，因为它们会经过多个中间系统。
物理层
Q: OSI模型中物理层的传输单位是什么？
A: 物理层的传输单位是比特。
Q: OSI模型中物理层的主要功能是什么？
A: 物理层主要定义数据终端设备（DTE）和数据通信设备（DCE）的物理与逻辑连接方法，以及通信链路上所传输的信号的意义和电气特征。
数据链路层
Q: OSI模型中数据链路层的传输单位是什么？
A: 数据链路层的传输单位是帧。
Q: OSI模型中数据链路层的主要功能是什么？
A: 数据链路层将网络层交来的 IP 分组封装成帧，并且可靠地传输到相邻结点的网络层，主要作用是加强物理层传输原始比特流的功能，将物理层提供的可能出错的物理连接改造为逻辑上无差错的数据链路。
网络层
Q: OSI模型中网络层的传输单位是什么？
A: 网络层的传输单位是数据报。
Q: OSI模型中网络层的主要功能是什么？
A: 网络层将网络层的协议数据单元 (分组) 从源结点传输到目的结点，为分组交换网上的不同主机提供通信服务，关键问题是对分组进行路由选择，并实现流量控制、拥塞控制、差错控制和网际互连等功能。
传输层
Q: OSI模型中传输层的传输单位是什么？
A: 传输层的传输单位是报文段。
Q: OSI模型中传输层的主要功能是什么？
A: 传输层负责主机中两个进程之间的通信，功能是为端到端连接提供可靠的传输服务，即为端到端连接提供流量控制、差错控制、服务质量、数据传输管理等服务。
会话层
Q: OSI模型中会话层的主要功能是什么？
A: 会话层允许不同主机上的各个进程之间进行会话，主要为表示层实体或用户进程建立连接，并在连接上有序地传输数据，负责管理主机间的会话进程，包括建立、管理和终止进程间的会话。
表示层
Q: OSI模型中表示层的主要功能是什么？
A: 表示层主要处理在两个通信系统中交换信息的表示方式，采用抽象的标准方法定义数据结构，并采用标准的编码形式，此外，数据压缩、加密和解密也是表示层的功能。
应用层
Q: OSI模型中应用层的主要功能是什么？
A: 应用层是 OSI 参考模型的最高层，是用户与网络的接口，为特定类型的网络应用提供访问 OSI 参考模型环境的手段。
2. TCP/IP 模型
Q: 什么是 TCP/IP 模型？
A: TCP/IP 模型是因特网采用的网络体系结构模型，也是事实上的国际标准。
Q: TCP/IP 模型有几层？
A: TCP/IP 模型有 4 层，从低到高依次为网络接口层、网际层、传输层和应用层。
Q: TCP/IP 模型的各层与 OSI 参考模型的对应关系是什么？
A: 网络接口层对应 OSI 参考模型的物理层和数据链路层；网际层对应 OSI 参考模型的网络层；传输层对应 OSI 参考模型的传输层；应用层对应 OSI 参考模型的会话层、表示层和应用层。
网络接口层
Q: TCP/IP模型中网络接口层的主要功能是什么？
A: 网络接口层表示与物理网络的接口，负责从主机或结点接收 IP 分组，并将其发送到指定的物理网络上。
网际层
Q: TCP/IP模型中网际层的主要功能是什么？
A: 网际层将分组发往任何网络，并为其独立地选择合适的路由，但它不保证各个分组有序地到达，各个分组的有序和可靠交付由高层负责。
传输层
Q: TCP/IP模型中传输层的主要功能是什么？
A: 传输层使得发送端和目的端主机上的对等实体进行会话，主要使用 TCP 和 UDP 两种协议。
应用层
Q: TCP/IP模型中应用层的主要功能是什么？
A: 应用层包含所有的高层协议，如虚拟终端协议 (Telnet)、文件传输协议 (FTP)、域名解析服务 (DNS)、电子邮件协议 (SMTP) 和超文本传输协议 (HTTP)。
3. TCP/IP 模型与 OSI 参考模型的比较
Q: TCP/IP 模型和 OSI 参考模型有哪些相似之处？
A: TCP/IP 模型和 OSI 参考模型都采取分层的体系结构，且分层的功能也大体相似，都是基于独立的协议栈的概念，都可解决异构网络的互连，实现不同厂家生产的计算机之间的通信。
- 都采用了分层。
- 基于独立的协议栈的概念。
- 可以实现异构网络互联。
Q: TCP/IP 模型和 OSI 参考模型有哪些区别？
A: OSI 参考模型精确定义了服务、协议和接口，而 TCP/IP 模型在这三个概念上没有明确区分；OSI 参考模型是 7 层模型，而 TCP/IP 模型是 4 层结构；OSI 参考模型先有模型，后有协议规范，而 TCP/IP 模型正好相反；OSI 参考模型在网络层支持无连接和面向连接的通信，但在传输层仅有面向连接的通信，而 TCP/IP 模型正好相反。
- OSI 定义了服务、协议和接口三个概念，而 TCP/IP 模型没有明确区分。
- OSI 是先有模型，后有协议规范，而 TCP/IP 是先有协议栈，后建立模型。
- TCP/IP 模型将 OSI 参考模型的表示层和会话层的功能合并到了应用层，还将数据链路层和物理层合并为网络接口层。
- OSI 参考模型在网络层支持无连接和面向连接的通信，但在传输层仅有面向连接的通信。而 TCP/IP 模型认为可靠性是端到端的问题，因此它在网际层仅有一种无连接的通信模式，但在传输层支持无连接和面向连接两种模式。
总结
Q: 计算机网络的 5 层协议体系结构模型是什么？
A: 计算机网络的 5 层协议体系结构模型是将 OSI 参考模型和 TCP/IP 模型的优点结合起来，形成的一种折中的模型，它包含物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层。
Q: 五层参考模型的层次结构是什么样的？
A: 五层参考模型的层次结构从低到高依次为：物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层。
Q: 五层参考模型的每一层的主要功能是什么？
A: 应用层：支持各种网络应用。
传输层：进程 - 进程的数据传输。
网络层：源主机到目的主机的数据分组路由与转发。
数据链路层：把网络层传下来的数据报组装成帧。
物理层：比特传输。
Q: 五层参考模型的数据封装与解封装过程是什么样的？
A: 数据封装过程是从应用层开始，每一层都会在数据包中添加相应的控制信息，形成该层的 PDU。数据解封装过程是从物理层开始，每一层都会从数据包中移除相应的控制信息，直到最终获取到原始数据。
Q: 可以用一个例子来描述数据封装与解封装的过程吗？
A: 当然可以，假设主机 A 向主机 B 发送消息：
- 主机 A 将数据进入到应用层，此时会加上相应的 PCI 协议组成报文。
- 进入到传输层时，会将报文切成一个个报文段并且再次加上传输层的控制信息。
- 进入到网络层会将报文段封装为数据报。
- 进入到数据链路层则是要进行成帧。
- 直接将帧转为比特流形式发送出去。
主机 B 接收过程：首先时物理层接收到比特流，接着到每一层依次来进行还原，最终得到主机 A 发送的数据。