免费智能真题库 > 历年试卷 > 信息系统项目管理师 > 2015年上半年 信息系统项目管理师 上午试卷 综合知识
  第21题      
  知识点:   网络技术标准与协议   OSI参考模型   软件系统   数据压缩
  关键词:   OSI参考模型   软件系统   数据压缩   OS   OSI   数据        章/节:   信息系统及其技术和开发方法       

 
一般而言,大型软件系统中实现数据压缩功能,工作在OSI参考模型的()。
 
 
  A.  应用层
 
  B.  表示层
 
  C.  会话层
 
  D.  网络层
 
 
 

 
  第26题    2014年上半年  
   32%
以下关于综合布线及综合布线系统的叙述中,(26)是不正确的。
  第20题    2014年上半年  
   29%
某企业内部拥有几百台计算机终端,但只能获得1-10个公用IP地址,为使所有终端均能接入互联网,可采用(20)的IP地址管理策略。
  第21题    2012年上半年  
   63%
根据《电子信息系统机房设计规范》,按照工作人员计算新风量,每人为(21)M3/h,该值与“维持室内正压所需风量&..
   知识点讲解    
   · 网络技术标准与协议    · OSI参考模型    · 软件系统    · 数据压缩
 
       网络技术标准与协议
        局域网中最常见的3个协议是微软的NETBEUI、NOVELL的IPX/SPX和跨平台的TCP/IP。
        1.NetBEUI协议
        NetBEUI(NetBiosEnhancedUserInterface,NetBios增强用户接口)是NetBIOS协议的增强版本,曾被许多操作系统采用,例如WindowsforWorkgroup、Win9x系列、WindowsNT等。NetBEUI协议在许多情形下很有用,是Windows 98之前的操作系统的默认协议。
        NetBEUI协议是一种短小精悍、通信效率高的广播型协议,安装后不需要进行设置,特别适合于在“网络邻居”传送数据。所以建议除了TCP/IP协议之外,局域网的计算机最好也安上NetBEUI协议。另外还有一点要注意,如果一台只装了TCP/IP协议的Windows 98机器要想加入到WINNT域,也必须安装NetBEUI协议。
        NetBEUI是非路由协议,用于携带NetBIOS通信。NetBEUI缺乏路由和网络层寻址功能,既是其最大的优点,也是其最大的缺点。由于不需要附加的网络寻址和网络层头尾,因此它很快、很有效且适用于单个网络或整个环境都桥接起来的小工作组环境。但由于它不支持路由,注定不会成为企业网络的主要协议。
        2.IPX/SPX协议
        Internet分组交换/顺序分组交换IPX/SPX(Internetwork Packet Exchange/Sequences Packet Exchange)是Novell公司的通信协议集。与NetBEUI形成鲜明区别的是IPX/SPX比较庞大,在复杂环境下具有很强的适应性。这是因为IPX/SPX在设计一开始就考虑了网段的问题,因此它具有强大的路由功能,适合于大型网络使用。当用户端接入NetWare服务器时,IPX/SPX及其兼容协议是最好的选择。
        IPX主要实现网络设备之间连接的建立、维持和终止;SPX协议是IPX的辅助协议,主要实现发出信息的分组、跟踪分组传输,保证信息完整无缺地传输。
        IPX的可扩展性受到其高层广播通信和高开销的限制。服务广告协议(Service Advertising Protocol,SAP)将路由网络中的主机数限制为几千。尽管SAP的局限性已经被智能路由器和服务器配置所克服,但是,大规模IPX网络的管理仍是非常困难的工作。
        3.TCP/IP协议
        定义
        TCP/IP协议是开放式的协议,已经成为Internet通信标准。TCP/IP是指一整套数据通信协议,其名字由这些协议中的两个协议组成,即传输控制协议(Transmission Control Protocol,TCP)和网际协议(Internet Protocol,IP)。虽然还有很多其他协议,但TCP和IP显然是两个最重要的协议。
        TCP/IP的特点
        TCP/IP协议有一些重要特点,能够满足世界范围的数据通信。其特点包括如下几点:
        .开放式协议标准。可免费使用,且与具体的计算机硬件或操作系统无关。
        .与物理网络硬件无关。TCP/IP可以将很多不同类型的网络集成在一起,它可以适用于以太网、令牌环网、拨号线、X.25网络以及任何其他类型的物理传输介质。
        .通用的寻址方案。
        .各种标准化的高级协议。可广泛而持续地提供多种用户服务。
        TCP/IP通信模型
        TCP/IP协议并不完全符合OSI的七层参考模型。传统的开放式系统互连参考模型(OSI)是一种通信协议的7层抽象的参考模型,其中每一层执行某一特定任务。7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:主要定义物理设备标准,如网线的接口类型、光纤的接口类型、各种传输介质的传输速率等。这一层的数据叫做比特。
        .数据链路层:主要对从物理层接收的数据进行MAC地址(网卡的地址)的封装与解封装。常把这一层的数据叫做帧。在这一层工作的设备是交换机,数据通过交换机来传输。
        .网络层:主要对从下层接收到的数据进行IP地址的封装与解封装。在这一层工作的设备是路由器,常把这一层的数据叫做数据包。
        .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做段。
        .会话层:建立和控制两个应用实体之间的会话过程。
        .表示层:提供统一的网络数据表示。对接收的数据进行解释、加密与解密、压缩与解压缩等。
        .应用层:提供OSI用户服务,以及提供网络与用户应用软件之间的接口服务。
        TCP/IP通信协议采用了4层的层级结构,每一层都呼叫它的下一层所提供的网络来完成自己的需求。这4层分别为:
        .应用层:是TCP/IP栈的顶层,所有的应用程序和服务都包含在这一层,如简单电子邮件传输(SMTP)、文件传输协议(FTP)、网络远程访问协议(Telnet)、超文本传输协议(HTTP)等。
        .传输层:提供在计算机之间可靠或不可靠的数据传输,将数据上传到应用层或下传到互联网络层。包含两个核心协议:传输控制协议(TCP)和用户数据报协议(UDP)。TCP是一种面向连接的、可靠的协议;UDP是一种面向无连接的、不可靠的传输协议。
        .互连网络层:负责分配地址、打包和路由数据,让每一块数据包都能够到达目的主机(但不检查是否被正确接收)。这一层包括4个核心协议:IP、ARP、ICMP和IGMP。
        .网络接口层:负责将数据放置在网络介质上或从网络介质接收数据。这一层包含像网络缆线和网络适配器之类的物理设备。网络接口层不包括基于软件的协议类型,但包含像以太网和ATM这样的协议,它们定义了数据是如何在网络上传输的。
        TCP/IP模型和OSI模型的区别如下表所示。
        
        TCP/IP模型和OSI模型的区别
        主要协议
        TCP/IP协议主要包括如下协议:
        .IP:网际协议,是TCP/IP的心脏,也是网络层中最重要的协议,负责给要传输的数据分配地址,将其发送到目的地。
        .ARP:地址解析协议,实现通过IP地址得知其物理地址(MAC)。
        .RARP:反向地址解析协议。
        .ICMP:负责提供在数据投递过程中失败时诊断功能和错误报告。
        .IGMP:负责组播(多播的管理)。
        .TCP:面向连接的、可靠的传输协议。面向连接的服务(例如Telnet、FTP、rlogin、X Windows和SMTP)需要高度的可靠性,所以它们使用了TCP。DNS在某些情况下使用TCP(发送和接收域名数据库),但使用UDP传送有关单个主机的信息。
        .UDP:面向无连接的、不可靠的传输协议。UDP与TCP位于同一层,但它不管数据包的顺序、错误或重发。因此,UDP不被应用于那些使用虚电路的面向连接的服务,主要用于那些面向查询——应答的服务,例如NFS。相对于FTP或Telnet,这些服务需要交换的信息量较小。使用UDP的服务包括NTP(网络时间协议)和DNS(DNS也使用TCP)。
        .SMTP:简单邮件传输协议,它是一组用于由源地址到目的地址传送邮件的规则,由它来控制信件的中转方式。
        .FTP:文件传输协议,是用于在网络上进行文件传输的一套标准协议。
        .TFTP:简单文件传输协议,相对于FTP,TFTP没有复杂的交互存取接口和认证控制,适用于客户端和服务器之间不需要复杂交互的环境。TFTP协议的运行基于UDP协议。
        .Telnet:远程登录协议。
        .HTTP:超文本传输协议,用于传送WWW方式的数据。
        .DNS:域名解析服务,即将域名映射成IP地址的协议。
        .NFS:网络文件系统。
        .SNMP:简单网络管理协议。
 
       OSI参考模型
        OSI/RM最初用来作为开发网络通信协议族的一个工业参考标准,是各个层上使用的协议国际化标准。严格遵守OSI模型,不同的网络技术之间可以轻而易举地实现互操作。整个OSI/RM模型共分7层,从下往上分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。
               物理层
               物理层的所有协议就是人为规定了不同种类的传输设备、传输媒介如何将数字信号从一端传送到另一端,而不管传送的是什么数据。它是完全面向硬件的,通过一系列协议定义了通信设备的机械、电气、功能和过程特征。
               (1)机械特征:规定线缆与网络接口卡的连接头的形状、几何尺寸、引脚线数、引线排列方式和锁定装置等一系列外形特征。
               (2)电气特征:规定了在传输过程中多少伏特的电压代表1,多少伏特代表0。
               (3)功能特征:规定了连接双方每个连接线的作用,即哪些是用于传输数据的数据线,哪些是用于传输控制信息的控制线,哪些是用于协调通信的定时线,、哪些是用于接地的地线。
               (4)过程特征:具体规定了通信双方的通信步骤。
               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,完成相邻结点之间有效地传送数据的任务。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(称之为帧),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(LLC)和介质访问控制层(MAC)。
               (1)LLC:负责建立和维护两台通信设备之间的逻辑通信链路。
               (2)MAC:就像交通指挥中心控制汽车通行的车道一样,控制多个信息通道复用一个物理介质。MAC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,MAC地址可提供给LLC来建立同一个局域网中两台设备之间的逻辑链路。
               网络层
               网络层用于从发送端向接收端传送分组,负责确保信息到达预定的目标。看到这里,也许读者会觉得不可思议:数据链路层不是已经保证了相邻结点之间无差错传送数据帧了吗?那么网络层到底有什么用呢?实际上它存在的主要目的就是解决以下问题。
               (1)通信双方并不相邻。在计算机网络中,通信双方可能是相互邻接的,但也可能并不是邻接的,这样当一个数据分组从发送端发送到接收端时,就可能要经过多个其他网络结点,这些结点暂时存储“路过”的数据分组,再根据网络的“交通状况”选择下一个结点将数据分组发出去,直到发送到接收方为止。
               (2)正如前面所阐述的一样,由于OSI参考模型是出现在许多网络协议之后的,它就必须为使用这些已经存在的网络协议的计算机网络之间的相互通信做出贡献。事实上,网络层的一些协议解决了这样的异构网络的互联问题。
               工作在网络层上的协议主要有IP协议和IPX协议。
               传输层
               传输层实现发送端和接收端的端到端的数据分组传送,负责保证实现数据包无差错、按顺序、无丢失和无冗余地传输。在传输层上所执行的任务包括检错和纠错。它的出现是为了更加有效地利用网络层所提供的服务。它的作用主要体现在以下两方面。
               (1)将一个较长的数据分成几个小数据包发送。实际在网络中传递的每个数据帧都是有一定大小限制的。假设如果要传送一个字串“123456789”,它太长了,网络服务程序一次只能传送一个数字(当然在实际中不可能这么小,这里仅是为了方便讲解所做的假设),因此网络就需要将其分成9次来传递。就发送端而言,当然是从1传到9,但是由于每个数据分组传输的路径不会完全相同(因为它是要根据当时的网络“交通状况”而选择路径的),先传送出去的包不一定会先被收到,因此接收端所收到的数据的排列顺序是与发送的顺序不同的。而传输层的协议就给每一个数据组加入排列组合的记号,以便接收端能根据这些记号将它们“重组”成原来的顺序。
               (2)解决通信双方不只有一个数据连接的问题。这个问题从字面上可能不容易理解,来看一个例子,比如用一台计算机与另一台计算机连接复制数据的同时,又通过一些交谈程序进行对话。这个时候,复制的数据与对话的内容是同时到达的,传输的协议负责将它们分开,分别传给相应的程序端口,这也就是端到端的通信。
               工作在传输层的协议有TCP协议、UDP协议和SPX协议。
               会话层
               会话层主要负责管理远程用户或进程间的通信。该层提供如名字查找和安全验证等服务,允许两个程序能够相互识别并建立和维护通信连接。会话层还提供数据同步和检查点功能,这样当网络失效时,会对失效后的数据进行重发。在OSI参考模型中,会话层的规范具体包括通信控制、检查点设置、重建中断的传输链路、名字查找和安全验证服务。
               表示层
               表示层以下的各层只关心从源地到目的地可靠地传输数据,而表示层则关心的是所传送信息的语义与语法。它负责将收到的数据转换为计算机内的表示方法或特定程序的表示方法。也就是说,它负责通信协议的转换、数据的翻译、数据的加密和字符的转换等工作。在OSI参考模型中表示层的规范具体包括数据编码方式的约定和本地句法的转换。各种表示数据的格式的协议也属于表示层,例如MPEG、JPEG等。
               应用层
               应用层就是直接提供服务给使用者的应用软件的层,比如电子邮件和在线交谈程序都属于应用层的范畴。应用层可实现网络中一台计算机上的应用程序与另一台计算机上的应用程序之间的通信,就像在同一台计算机上操作一样。在OSI参考模型中应用层的规范具体包括各类应用过程的接口和用户接口。
               模型的工作模式
               当接收数据时,数据是自下而上传输的;当发送数据时,数据是自上而下传输的。在网络数据通信的过程中,每一层要完成特定的任务。当传输数据的时候,每一层接收上一层格式化后的数据,对数据进行操作,然后把它传给下一层。当接收数据的时候,每一层接收下一层传过来的数据,对数据进行解包,然后把它传给上一层。这就实现了对等层之间的逻辑通信。OSI模型并未确切描述用于各层的协议和服务,它仅仅告诉我们每一层该做些什么。
               为了便于读者复习,本书对OSI参考模型各层的主要功能进行总结和归纳,如下表所示。
               
               七层的主要功能
               
 
       软件系统
        网络系统软件包括网络操作系统和网络协议等。网络操作系统是指能够控制和管理网络资源的软件,是由多个系统软件组成,在基本系统上有多种配置和选项可供选择,使得用户可根据不同的需要和设备构成最佳组合的互联网络操作系统。网络协议是保证网络中两台设备之间正确传送数据的约定。
 
       数据压缩
        多媒体数据特别是音频、视频数据量很大,需要很大的存储空间。特别是在现代通信中,基于因特网上的各种应用,图像传输速度是一项非常重要的指标。例如,以使用拨号接入因特网的家庭用户为例,若数据传输速度为56 Kb/s,则理想情况下,传输一幅分辨率为640×480的6.5万色的未经压缩的图像大约需要1~2分钟。因此,需要采用压缩编码技术,减少音频、视频数据量,提高网络传输速度。
        目前常用的数据压缩编码方法分为两种类型:一种是冗余压缩法,也称为无损压缩法;另一种是有损压缩法。
        无损压缩利用数据的统计冗余进行压缩,可以保证在数据压缩和还原过程中,图像信息没有损耗或失真,图像还原(解压缩)时可完全恢复,即重建后的图像与原始图像完全相同。一个常见的例子是磁盘文件的压缩存储,它要求解压缩后能保证百分之百地恢复原始数据。根据目前的技术水平,无损压缩可以将数据压缩到原来的1/2到1/4,压缩比较低。一些常用的无损压缩算法有哈夫曼(Huffman)算法和LZW压缩算法。
        有损压缩适用于重构信号不一定非要与原始信号完全相同的场合。例如,对于图像、视频影像和音频数据的压缩就可以采用有损压缩,这样可以大大提高压缩比(可达10:1甚至100:1),而人的感官仍不至于对原始信号产生误解。这种方法会减少信息量,而损失的信息是不能再恢复的,因此这种压缩是不可逆的。
        计算机中使用的图像压缩编码方法有多种国际标准和工业标准,目前使用广泛的编码及压缩标准有JPEG、MPEG和H.261。
        JPEG(Joint Photographic Experts Group)是制定静态和数字图像数据压缩编码标准,既可用于灰度图像,又可用于彩色图像。JPEG标准是由ISO和IEC两个组织机构联合组成的一个专家组负责制定的,目前已成为国际上通用的标准。
        MPEG(Moving Pictures Experts Group,动态图像压缩标准)是由ISO和IEC两个组织机构联合组成的一个活动图像专家组制定的标准草案,MPEG标准分成MPEG视频、MPEG音频和视频音频同步三个部分。MPEG-1是针对传输率为1~1.5Mb/s的普通电视质量的视频信号的压缩。MPEG-2是对每秒30帧的720×572分辨率的视频信号进行压缩,在扩展模式下,可以对分辨率达1440×1152的高清晰度电视(HDTV)信号进行压缩。MPEG-4是多媒体应用标准。MPEG-7是多媒体内容描述接口标准等。
        H.261视频通信编码标准也称为PX64K标准,是由国际电话电报咨询委员会(ITTCC)于1998年提出的电话/会议电视的建议标准。其中P是取值为1~30的可变参数,P=1或2时支持1/4通用中间格式(Quarter Common Intermediate Format,QCIF)的帧率较低的视频电话传输;P≤6时支持通用中间格式(Common Intermediate Format,CIF)的帧率较高的电视会议数据传输。PX64K视频压缩算法也是一种混合编码方案,即基于DCT的变换编码和带有运动预测差分脉冲编码调制(DPCM)的预测编码方法的混合。
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