2011--网络通讯试题解析（计算机综合）
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一、填空题（每空1分，共6分）
说明：计算中使用简化数值：1G≈；1M≈；1K≈3
1．长度为500位的应用层数据递交给传输层处理，需加上20字节的TCP头部。再递交给网络层处理，需加上20字节的IP 头部。最后递交给数据链路层的以太网传送，还需加上18 字节的头部和尾部。假设不计其他开销，该数据的传输效率为约（ ） 。
【答案】：51.9%
【解析】：数据长度为：500/8=62.5字节
传输效率=62.5/(62.5+20+20+18)=62.5/120.5≈51.9%
2．某计算机的IP 地址为210.23.65.122，子网掩码为255.255.255.240，则该计算机的子网地址为（ ） ；与掩码对应的网络前缀有（28）位。
【答案】：210.23.65.112 28
【解析】IP：210.23.65.01111010
255.255.255.11110000
210.23.65.01110000=210.23.65.112
C类地址默认掩码24位，借了4位，网络前缀共24+4=28位另，C类地址默认掩码24位，借了4位，4=16，故能分16个子网，有效主机有2^4-2=14个
注：A 1.0.0.0 到126.0.0.0有效0.0.0.0 和127.0.0.0保留
B 128.1.0.0到191.254.0.0有效128.0.0.0和191.255.0.0保留
C 192.0.1.0 到223.255.254.0有效192.0.0.0和223.255.255.0保留
D 224.0.0.0到239.255.255.255用于多点广播
E 240.0.0.0到255.255.255.254保留255.255.255.255用于广播
3．主机A和主机B要建立TCP连接，A的初始序号为X，B的初始序号为Y，在建立连接过程中，共交换了( ) 个报文；其中每一端的确认序号的含义是指示( )。
【答案】：3 下一个应该发送的顺序编号
【解析】
解：TCP三次握手TCP有6种标志位标示：
SYN(synchronous建立联机)
ACK(acknowledgement 确认)
PSH(push传送) FIN(finish结束)
RST(reset重置)
URG(urgent紧急)
Sequence number(顺序号码)
Acknowledge number(确认号码)
我们常用的是以下三个标志位：SYN -创建一个连接，FIN -终结一个连接，ACK-确认接收到的数据三次握手(Three-way Handshake)，是指建立一个TCP连接时，需要客户端和服务器总共发送3个包。
4．假设使用TCP协议传送文件。TCP的报文段大小为1K字节（假设无拥塞，无丢失分组），接收方通告窗口为1M字节。当慢启动打开发送窗口达到32K 字节时，用了（ ）个往返时延（RTT）。
【答案】 5
【解析】慢启动，是传输控制协议使用的一种拥塞控制机制。慢启动也叫做指数增长期。慢启动是指每次TCP接收窗口收到确认时都会增长。发送方开始时发送一个报文段，然后等待ACK。当收到该ACK时，拥塞窗口从1增加为2，即可以发送两个报文段。当收到这两个报文段的ACK时，拥塞窗口就增加为4，故第n次后为𝑛=32，则n=5，指数增加关系。
注：TCP缓存区与窗口关系结论1发送窗口不是发送方通告的窗口，而是接收方通告的窗口。2接收方通告的窗口大小=发送方窗口大小。3接收方通告的窗口大小也=自己的窗口大小（即接收方窗口大小）4发送缓存>发送方窗口>已发送字节5接收缓存>接收窗口>接收未确认字节6TCP通信过程中，发送缓存和接收缓存大小不变，发送窗口和接收窗口可能会改变。
二、单项选择题（每小题1 分，共5 分）
1．主机A的以太网适配器在线路上侦听到一个帧，并将它递交给主机A进行处理。下列说法中（D）不能解释该过程。
A．该网络适配器工作在混杂模式
B．该帧的目的MAC 地址和主机A 在同一个网段中
C．该帧的目的MAC 地址是一个广播地址
D．该帧的目的MAC 地址是主机A 所在的多播组地址
【答案】 D
【解析】IP多播（也称多址广播或组播）技术，是一种允许一台或多台主机（多播源）发送单一数据包到多台主机（一次的，同时的）的TCP/IP网络技术。使用同一个IP多播地址接收多播数据包的所有主机构成了一个主机组，也称为多播组。一个多播组的成员是随时变动的，一台主机可以随时加入或离开多播组，多播组成员的数目和所在的地理位置也不受限制，一台主机也可以属于几个多播组。此外，不属于某一个多播组的主机也可以向该多播组发送数据包。
2．采用集线器进行网络互连，下列说法中（ ）是正确的。
A．数据传输速率可不同，数据链路层协议相同
B．数据传输速率相同，数据链路层协议可不同
C．数据传输速率和数据链路层协议均相同
D．数据传输速率和链路层协议均可不同
【答案】 C
【解析】网桥能互连两个采用不同链路层协议、不同传输介质与不同传输速率的网络。
3．为实现透明传输，PPP 协议使用的是（ ）方法。
A．字符填充
B．位填充
C．在异步传输时使用位填充；在同步传输时使用字符填充
D．在异步传输时使用字符填充；在同步传输时使用位填充
【答案】 C
【解析】帧的传送需要具有透明性，即透明传输。透明传输是指不管所传数据是什么样的比特组合，都应当能够在链路上传送。当所传数据中的比特组合恰巧与某一个控制信息完全一样时，就必须采取适当的措施，使接收方不会将这样的数据误认为是某种控制信息。这样就是保证数据链路层的传输是透明的。透明传输在HDLC协议中使用零比特填充法，
PPP协议的同步传输链路中也用的是零比特填充法；
PPP协议异步传输时和BSC协议使用的是字符填充法。
（1）零比特填充法：使一帧中两个控制字段之间不会出现连续6个1；当发送端出现有5个连续1，则立即填入一个0；当接收端出现5个连续1时，删除其后的一个0。
（2）字符填充法（首尾定界符法）：在这种帧同步方式中，为了不使数据信息位中与特定字符相同的字符被误判为帧的首尾定界符，可以在这种数据帧的帧头填充一个转义控制字符（DLE STX），在帧的结尾则以DLE ETX（）结束，以示区别，从而达到数据的透明性。若帧的数据中出现DLE字符，发送方则插入一个“DLE”字符，接收方会删除这个DLE字符。
4．某单位分配了一个B类地址，计划将内部网络分成20个子网，将来还要增加18个子网，每个子网的主机数接近700 台，一个可行的掩码方案是（）。
A．255．255．128．0
B．255．255．248．0
C．255．255．252．0
D．255．255．254．0
【答案】 C
【解析】255.255.11111100.0 = 255.255.252.0
2^𝑚≥38 2^𝑛≥7 m+n=16 m=6
5．在采用数字证书机制的系统中，采用公钥密码体制提供安全服务，其中用户的公钥可用于（）。
A．加密和鉴别
B．解密和鉴别
C．加密和签名
D．解密和签名
【答案】 A
【解析】公钥功能：加密和鉴别私钥功能：解密和签名
三、名词解释（每小题2 分，共4 分）
1．MTU
答：最大传输单元(Maximum Transmission Unit，MTU) 是指一种通信协议的某一层上面所能通过的最大数据包大小（以字节为单位）。最大传输单元这个参数通常与通信接口有关（网络接口卡、串口等）。
2．生成树算法
答：利用生成树算法在以太网络中,一方面可以创建一个以某台交换机的某个端口为根的生成树，避免环路（即避免产生转发的帧在网络中不断地兜圈子）。二是在以太网络拓扑发生变化时，通过生成树协议达到收敛保护的目的。（注：收敛的含义是拓扑发生变化，这些交换机重新计算出一棵新的稳定的树过程）。
四、问答和计算题（共15 分）说明：计算中使用简化数值：1G≈10^9；1M≈10^6；1K≈10^3
1．（4 分）主机A通过一条带宽为100Mbps 的网络链路向主机B 传输数据帧，假设每帧携带的数据是1K字节，链路的单向时延为15ms。若设计一个滑动窗口协议,使得发送窗口和接收窗口的大小相同,最少需要多少位表示序号？
【答】：发送一帧所需时间：1*8*10^3 / 100*10^6=0.08ms
RTT为：15*2=30ms
若使用滑动窗口协议，可连续发送帧数：1＋30/0.08=376帧2^8>376>2^9，因此，至少使用9位序号
2．（5 分）考虑一个城域网，若源和目的主机之间的平均距离为10km，信号在传输介质中的传播速率为2×𝟏𝟎𝟖m/s。试回答问题：
①当数据的传输速率为多大时，2K 字节分组的传输时延等于链路的往返传播时延？
②若线路带宽为1Gbps，线路长度为2000km，数据传输采用停等协议，传输一个100K字节的文件,能否通过增加带宽来显著缩短成功传输该文件所需的时间？试简要说明理由。
【答案】
3．(6分)在图1所示的网络中，主机H_A、主机H_B、路由器R_1 和路由器R_2 的各端口的IP 地址和MAC 地址分别表示为(MAC 地址，IP 地址)的形式，即有：H_A(MAC_A ,IP_A),H_B(MAC_B, IP_B), R_1 的端口11（MAC_11,IP_11）, R_1 的端口12（MAC_12，IP_12）,R_2 的端口21（MAC_21，IP_21），R_2 的端口22（MAC_22，IP_22）。试回答问题：
①主机H_A 向主机H_B 发送数据，最多需要使用多少次ARP 协议？简要说明理由。
②主机H_A向主机H_B发送数据，试分别写出路由器R_1的端口11收到的数据单元以及路由器R_2 的端口22转发的数据单元中，数据链路层协议首部的地址字段和网络层协议首部的地址字段内容。
答：（1）共需3次，主机A先通过arp得到第1个路由器的MAC，第1个路由器通过arp得到第2个路由器的MAC，第2个路由器将IP包发给主机B前仍要通过ARP得到主机B的MAC，共3次。
（2）在整个传输中，IP数据报报头的源和目的IP地址都不会发生变化，只要跨网段了（跨广播域）源和目的MAC地址肯定是要变化的，且目的MAC地址是下一跳的MAC地址。
说明：计算中使用简化数值：1G≈；1M≈；1K≈3
1．长度为500位的应用层数据递交给传输层处理，需加上20字节的TCP头部。再递交给网络层处理，需加上20字节的IP 头部。最后递交给数据链路层的以太网传送，还需加上18 字节的头部和尾部。假设不计其他开销，该数据的传输效率为约（ ） 。
【答案】：51.9%
【解析】：数据长度为：500/8=62.5字节
传输效率=62.5/(62.5+20+20+18)=62.5/120.5≈51.9%
2．某计算机的IP 地址为210.23.65.122，子网掩码为255.255.255.240，则该计算机的子网地址为（ ） ；与掩码对应的网络前缀有（28）位。
【答案】：210.23.65.112 28
【解析】IP：210.23.65.01111010
255.255.255.11110000
210.23.65.01110000=210.23.65.112
C类地址默认掩码24位，借了4位，网络前缀共24+4=28位另，C类地址默认掩码24位，借了4位，4=16，故能分16个子网，有效主机有2^4-2=14个
注：A 1.0.0.0 到126.0.0.0有效0.0.0.0 和127.0.0.0保留
B 128.1.0.0到191.254.0.0有效128.0.0.0和191.255.0.0保留
C 192.0.1.0 到223.255.254.0有效192.0.0.0和223.255.255.0保留
D 224.0.0.0到239.255.255.255用于多点广播
E 240.0.0.0到255.255.255.254保留255.255.255.255用于广播
3．主机A和主机B要建立TCP连接，A的初始序号为X，B的初始序号为Y，在建立连接过程中，共交换了( ) 个报文；其中每一端的确认序号的含义是指示( )。
【答案】：3 下一个应该发送的顺序编号
【解析】
解：TCP三次握手TCP有6种标志位标示：
SYN(synchronous建立联机)
ACK(acknowledgement 确认)
PSH(push传送) FIN(finish结束)
RST(reset重置)
URG(urgent紧急)
Sequence number(顺序号码)
Acknowledge number(确认号码)
我们常用的是以下三个标志位：SYN -创建一个连接，FIN -终结一个连接，ACK-确认接收到的数据三次握手(Three-way Handshake)，是指建立一个TCP连接时，需要客户端和服务器总共发送3个包。
4．假设使用TCP协议传送文件。TCP的报文段大小为1K字节（假设无拥塞，无丢失分组），接收方通告窗口为1M字节。当慢启动打开发送窗口达到32K 字节时，用了（ ）个往返时延（RTT）。
【答案】 5
【解析】慢启动，是传输控制协议使用的一种拥塞控制机制。慢启动也叫做指数增长期。慢启动是指每次TCP接收窗口收到确认时都会增长。发送方开始时发送一个报文段，然后等待ACK。当收到该ACK时，拥塞窗口从1增加为2，即可以发送两个报文段。当收到这两个报文段的ACK时，拥塞窗口就增加为4，故第n次后为𝑛=32，则n=5，指数增加关系。
注：TCP缓存区与窗口关系结论1发送窗口不是发送方通告的窗口，而是接收方通告的窗口。2接收方通告的窗口大小=发送方窗口大小。3接收方通告的窗口大小也=自己的窗口大小（即接收方窗口大小）4发送缓存>发送方窗口>已发送字节5接收缓存>接收窗口>接收未确认字节6TCP通信过程中，发送缓存和接收缓存大小不变，发送窗口和接收窗口可能会改变。
二、单项选择题（每小题1 分，共5 分）
1．主机A的以太网适配器在线路上侦听到一个帧，并将它递交给主机A进行处理。下列说法中（D）不能解释该过程。
A．该网络适配器工作在混杂模式
B．该帧的目的MAC 地址和主机A 在同一个网段中
C．该帧的目的MAC 地址是一个广播地址
D．该帧的目的MAC 地址是主机A 所在的多播组地址
【答案】 D
【解析】IP多播（也称多址广播或组播）技术，是一种允许一台或多台主机（多播源）发送单一数据包到多台主机（一次的，同时的）的TCP/IP网络技术。使用同一个IP多播地址接收多播数据包的所有主机构成了一个主机组，也称为多播组。一个多播组的成员是随时变动的，一台主机可以随时加入或离开多播组，多播组成员的数目和所在的地理位置也不受限制，一台主机也可以属于几个多播组。此外，不属于某一个多播组的主机也可以向该多播组发送数据包。
2．采用集线器进行网络互连，下列说法中（ ）是正确的。
A．数据传输速率可不同，数据链路层协议相同
B．数据传输速率相同，数据链路层协议可不同
C．数据传输速率和数据链路层协议均相同
D．数据传输速率和链路层协议均可不同
【答案】 C
【解析】网桥能互连两个采用不同链路层协议、不同传输介质与不同传输速率的网络。
3．为实现透明传输，PPP 协议使用的是（ ）方法。
A．字符填充
B．位填充
C．在异步传输时使用位填充；在同步传输时使用字符填充
D．在异步传输时使用字符填充；在同步传输时使用位填充
【答案】 C
【解析】帧的传送需要具有透明性，即透明传输。透明传输是指不管所传数据是什么样的比特组合，都应当能够在链路上传送。当所传数据中的比特组合恰巧与某一个控制信息完全一样时，就必须采取适当的措施，使接收方不会将这样的数据误认为是某种控制信息。这样就是保证数据链路层的传输是透明的。透明传输在HDLC协议中使用零比特填充法，
PPP协议的同步传输链路中也用的是零比特填充法；
PPP协议异步传输时和BSC协议使用的是字符填充法。
（1）零比特填充法：使一帧中两个控制字段之间不会出现连续6个1；当发送端出现有5个连续1，则立即填入一个0；当接收端出现5个连续1时，删除其后的一个0。
（2）字符填充法（首尾定界符法）：在这种帧同步方式中，为了不使数据信息位中与特定字符相同的字符被误判为帧的首尾定界符，可以在这种数据帧的帧头填充一个转义控制字符（DLE STX），在帧的结尾则以DLE ETX（）结束，以示区别，从而达到数据的透明性。若帧的数据中出现DLE字符，发送方则插入一个“DLE”字符，接收方会删除这个DLE字符。
4．某单位分配了一个B类地址，计划将内部网络分成20个子网，将来还要增加18个子网，每个子网的主机数接近700 台，一个可行的掩码方案是（）。
A．255．255．128．0
B．255．255．248．0
C．255．255．252．0
D．255．255．254．0
【答案】 C
【解析】255.255.11111100.0 = 255.255.252.0
2^𝑚≥38 2^𝑛≥7 m+n=16 m=6
5．在采用数字证书机制的系统中，采用公钥密码体制提供安全服务，其中用户的公钥可用于（）。
A．加密和鉴别
B．解密和鉴别
C．加密和签名
D．解密和签名
【答案】 A
【解析】公钥功能：加密和鉴别私钥功能：解密和签名
三、名词解释（每小题2 分，共4 分）
1．MTU
答：最大传输单元(Maximum Transmission Unit，MTU) 是指一种通信协议的某一层上面所能通过的最大数据包大小（以字节为单位）。最大传输单元这个参数通常与通信接口有关（网络接口卡、串口等）。
2．生成树算法
答：利用生成树算法在以太网络中,一方面可以创建一个以某台交换机的某个端口为根的生成树，避免环路（即避免产生转发的帧在网络中不断地兜圈子）。二是在以太网络拓扑发生变化时，通过生成树协议达到收敛保护的目的。（注：收敛的含义是拓扑发生变化，这些交换机重新计算出一棵新的稳定的树过程）。
四、问答和计算题（共15 分）说明：计算中使用简化数值：1G≈10^9；1M≈10^6；1K≈10^3
1．（4 分）主机A通过一条带宽为100Mbps 的网络链路向主机B 传输数据帧，假设每帧携带的数据是1K字节，链路的单向时延为15ms。若设计一个滑动窗口协议,使得发送窗口和接收窗口的大小相同,最少需要多少位表示序号？
【答】：发送一帧所需时间：1*8*10^3 / 100*10^6=0.08ms
RTT为：15*2=30ms
若使用滑动窗口协议，可连续发送帧数：1＋30/0.08=376帧2^8>376>2^9，因此，至少使用9位序号
2．（5 分）考虑一个城域网，若源和目的主机之间的平均距离为10km，信号在传输介质中的传播速率为2×𝟏𝟎𝟖m/s。试回答问题：
①当数据的传输速率为多大时，2K 字节分组的传输时延等于链路的往返传播时延？
②若线路带宽为1Gbps，线路长度为2000km，数据传输采用停等协议，传输一个100K字节的文件,能否通过增加带宽来显著缩短成功传输该文件所需的时间？试简要说明理由。
【答案】
3．(6分)在图1所示的网络中，主机H_A、主机H_B、路由器R_1 和路由器R_2 的各端口的IP 地址和MAC 地址分别表示为(MAC 地址，IP 地址)的形式，即有：H_A(MAC_A ,IP_A),H_B(MAC_B, IP_B), R_1 的端口11（MAC_11,IP_11）, R_1 的端口12（MAC_12，IP_12）,R_2 的端口21（MAC_21，IP_21），R_2 的端口22（MAC_22，IP_22）。试回答问题：
①主机H_A 向主机H_B 发送数据，最多需要使用多少次ARP 协议？简要说明理由。
②主机H_A向主机H_B发送数据，试分别写出路由器R_1的端口11收到的数据单元以及路由器R_2 的端口22转发的数据单元中，数据链路层协议首部的地址字段和网络层协议首部的地址字段内容。
答：（1）共需3次，主机A先通过arp得到第1个路由器的MAC，第1个路由器通过arp得到第2个路由器的MAC，第2个路由器将IP包发给主机B前仍要通过ARP得到主机B的MAC，共3次。
（2）在整个传输中，IP数据报报头的源和目的IP地址都不会发生变化，只要跨网段了（跨广播域）源和目的MAC地址肯定是要变化的，且目的MAC地址是下一跳的MAC地址。
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