以一個通信過程為線索的“ＯＳＩ參考模型”教學過程

文章編號：1672-5913(2008)12-0066-01

摘要：本文闡述了在“計算機網絡”教學中，使用一個通信過程為線索，化繁為簡講述OSI參考模型，從而使學生從整體上把握OSI參考模型的分層原則和主要特點的過程。

關鍵詞：OSI參考模型；線索化教學；計算機網絡

中圖分類號：G642

文獻標識碼：B

1教學思路

OSI參考模型是“計算機網絡”課程必講的知識，很多計算機網絡教材在開始部分安排OSI七層參考模型的總體描述，希望籍此建立起學生對網絡的整體認識，然后圍繞著七層模型分章節展開。但在教學過程中，如果照本宣科的去講解OSI七層模型的每一層功能，則使得知識失去線索，讓學生陷入不得要領的困惑，無助于建立起整體上的認識。

筆者在OSI參考模型的教學實踐中，總結出三點經驗：(1)用一個網絡通信實例來使知識形象化；(2)用一條線索引導學生思考分層原則和各層功能；(3)化繁為簡，重在把握整體，不需要把每層功能面面俱到地陳述。

2教學過程

在教學進度的安排上，OSI參考模型安排在網絡協議和分層的概念之后進行，教學過程簡要介紹如下。

前面講到了網絡分層的概念，下面來介紹一個網絡分層模型——OSI參考模型，這個模型是國際化標準組織(ISO)制定的，并為當前網絡技術研究者所共同接受。OSI參考模型將網絡的功能分為七個層次。從高到低分別為：應用層、表示層、會話層、傳輸層、網絡層、數據鏈路層、物理層。

我們結合QQ軟件的使用，來對這七個層次的功能進行了解。QQ是大家熟悉的通信軟件，假設一臺主機A上使用QQ，與網絡上的另一臺主機B通信(示意圖如下)，在整個數據傳送過程中，經過了一些什么樣的步驟呢，網絡需要對應解決哪些問題呢？

(1) 用戶在主機A上寫一段話，然后按下發送按鈕，主機B上會自動出現A傳送過來的信息。這一層，解決人如何在網絡上使用軟件的問題，稱之為應用層。

(2) 用戶寫好的文字經過QQ軟件處理，變成某種格式的數據，當主機B收到這些數據后，用QQ軟件對數據進行解讀，然后變成文字顯示出來。這一層，解決軟件如何對數據進行加工的問題。稱之為表示層。

(3) 數據準備好之后，主機A上的程序把數據送到網卡上，而主機B有一個對應的程序從網卡上讀出數據，就像兩個人使用話機對話一樣，這一層，解決何時開始對話，如何維持對話狀態，何時結束對話的問題，稱之為會話層。

(4) 當雙方都進入到對話狀態后，此時要考慮主機B上可能運行著很多不同的軟件，主機A使用QQ發送的軟件要標明是發送給B的QQ軟件(而不是其他的)，同時還需要在主機A和主機B上檢查傳送過程中有沒有發生數據丟失、順序錯誤等等問題。這一層，解決從一端(主機A上的QQ)到另一端(主機B上的QQ)數據傳輸可靠性，稱之為傳輸層。(5) 現在數據進入了網絡，為了到達目的地，需要在網絡上找到一條合適的路徑，這條路徑可以事先就確定，也可以采用一些技術方法實現傳送過程中的自動選擇。在上圖中，如果以經過的節點數最少為最優方案而不考慮其他的因素，那么最佳的傳輸路徑是“主機A→節點A→節點D→節點B→主機B”，這時，數據經過3次交換就可以到達主機B了。這一層，解決如何確定網絡傳輸路徑，如何在節點間交換數據的問題，稱之為網絡層。

(6) 當網絡傳輸路徑確定后，要實現每段鏈路的傳送功能。假設路徑確定為“主機A→節點A→節點D→節點B→主機B”，傳輸過程需要經過4段鏈路，以節點A到節點D的鏈路為例，這段鏈路要保證節點A發送的數據是傳送到了節點D(而不是其他的)，同時要能檢查傳送過程中有無出現錯誤，這一層，解決每段鏈路的連接和傳送問題，稱之為鏈路層。

(7) 每段鏈路的通信需要依賴實際傳輸介質，如果從主機A到節點A使用普通電話線，那么線路是怎樣連接的呢、線路采用什么樣電信號標準、數據到信號采用什么樣的編碼方法，等等問題，這些問題的解決為網絡提供物理基礎。這一層，稱之為物理層。

通過上面的介紹，可以總結出這樣幾個特點：

① 應用層、表示層、會話層、傳輸層的功能都是在主機A和主機B上完成的，屬于資源子網的范圍，而網絡層、數據鏈路層、物理層的功能都是由通信網絡完成的，屬于通信子網的范圍。

② OSI參考模型中，每一層都會為它的上一層提供服務，同時使用下一層提供的服務。

③ OSI參考模型中，每一層都是獨立的，對一個層次上的具體技術的修改，不會影響到其他層次。因此各層可以獨立考慮用最合適的技術實現，并不斷改進。

④ OSI參考模型只是提供了一個研究網絡技術的指導性模型，并沒有提供具體的方法。比如傳輸層到底如何保證端到端的可靠性、網絡層如何去確定網絡傳輸路徑、數據鏈路層如何保證點到點的傳輸，這些問題全部要依賴于具體的網絡技術去實現。

3與后續教學內容的銜接

在教學實踐中，筆者發現，通過以上的教學過程，可以很輕松地導入“TCP/IP體系結構”的講解，OSI參考模型與TCP/IP體系結構之間的關系和對照也變得一目了然。以此為基礎，可以向學生初步闡述“計算機網絡”課程的知識結構和教學過程，并圍繞著每層功能所關聯的協議、軟件、硬件、配置和應用展開整門課程的教學。