计算机网络试卷精选——1（重要）

一张覆盖考点十分全面的试卷，值得阅读！

选择题

(1) 文件传输的吞吐量计算 (Throughput Calculation for File Transfer)
题目 (Question):
假设主机 A 要向主机 B 发送文件，路径上有三条链路，速率分别为 R1=500 kbps、R2=250 kbps、R3=1 Mbps。假设网络中没有其他流量，文件传输的吞吐量是多少？
选项 (Options):
A. 500 kbps
B. 1 Mbps
C. 250 kbps
D. 1.75 Mbps
答案 (Answer): C. 250 kbps

解释 (Explanation):
• 吞吐量由 最慢的链路（瓶颈链路） 决定。

• 三条链路的速率分别为 500 kbps、250 kbps、1 Mbps，最慢的是 250 kbps。

• 因此，文件传输的吞吐量为 250 kbps。

Key Point:
• Throughput = min(R1, R2, R3)（端到端速率受限于最慢链路）。

(2) 网页文档传输的特性 (Characteristics of Web Document Transfer)
题目 (Question):
网页文档从一个主机传输到另一个主机的特性是？
选项 (Options):
A. 对丢失敏感但对时间不敏感 (loss-intolerant and time insensitive)
B. 对丢失不敏感但对时间敏感 (loss-tolerant and time sensitive)
C. 对丢失和时间都敏感 (loss-intolerant and time sensitive)
D. 以上都不是 (none of the above)
答案 (Answer): A. 对丢失敏感但对时间不敏感

解释 (Explanation):
• HTTP/网页传输 要求数据完整（不能丢失数据），但对延迟不敏感（用户可容忍稍慢的加载）。

• 因此是 loss-intolerant（丢失敏感） 但 time insensitive（时间不敏感）。

Key Point:
• Web traffic: Requires reliability (TCP), but not real-time.

(3) 以太网接口地址的分配方式 (Ethernet Interface Address Assignment)
题目 (Question):
以太网接口地址的分配方式是？
选项 (Options):
A. 制造时分配 (assigned at manufacturing time)
B. 手动或通过 DNS 分配 (assigned manually or by DNS)
C. 随机生成并通过广播消息检查唯一性 (generated randomly and checked for uniqueness by broadcasting a message)
D. 共享相同的高位比特，用于确定互联网中的网络或子网 (share the same high-order bits to determine the network/subnet)
答案 (Answer): A. 制造时分配

解释 (Explanation):
• 以太网接口的 MAC 地址 是固化在网卡中的，由 IEEE 统一分配，前 24 位是厂商 ID，后 24 位是设备唯一标识。

• 因此是 assigned at manufacturing time（制造时分配）。

Key Point:
• MAC address: Burned into NIC, globally unique.

(4) 数据链路层协议 (Data-Link Layer Protocol in TCP/IP)
题目 (Question):
基于 TCP/IP 架构，以下哪个协议属于数据链路层？
选项 (Options):
A. HTTP
B. IP
C. UDP
D. PPP
答案 (Answer): D. PPP

解释 (Explanation):
• PPP（点对点协议） 是典型的数据链路层协议（如拨号上网）。

• 其他选项：

• HTTP（应用层）、IP（网络层）、UDP（传输层）。

Key Point:
• Data-link layer: PPP, Ethernet, Wi-Fi.

(6) 外部路由协议的主导因素 (Dominant Factor in Exterior Routing Protocols)

外部重策略，内部重效率！

题目 (Question):
在外部路由协议中，路由决策通常由什么主导？
选项 (Options):
A. AS 之间的地理距离 (Geographical distance between AS's)
B. 策略 (Policy)
C. 经过的 AS 数量 (Number of AS's traversed)
D. AS 内的当前拥塞水平 (Current congestion levels in the AS's)
答案 (Answer): B. 策略

解释 (Explanation):
• 外部路由协议（如 BGP） 的核心是 策略（Policy）（如商业合约、政治限制）。

• 其他因素（如跳数、延迟）在内部路由协议（如 OSPF）中更重要。

Key Point:
• BGP: Policy-driven (e.g., peering agreements).

总结 (Summary)
1. 吞吐量：由最慢链路决定 (Throughput = min(R1, R2, R3))。
2. 网页传输：丢失敏感，时间不敏感 (HTTP uses TCP for reliability)。
3. MAC 地址：制造时分配 (Hardcoded by manufacturer)。
4. 数据链路层协议：PPP (Point-to-Point Protocol)。
5. 外部路由协议：策略主导 (BGP prioritizes policies over metrics)。

考试重点 (Exam Focus):
• 瓶颈链路、协议分层、BGP 策略、MAC 地址特性。

(7) 路由器是否有IP地址？如果有，有几个？
题目 (Question):
Does a router have any IP addresses? If so, how many?
选项 (Options):
A. Yes, two or more.
B. No, it only has MAC addresses.
C. Yes, it has only one.
D. Yes, one or two.
答案 (Answer): A. Yes, two or more.

解释 (Explanation):
• 路由器是连接不同网络的设备，每个接口都有一个独立的IP地址（至少两个：一个用于连接上游网络，一个用于连接下游网络）。

• 例如：家庭路由器的WAN口（公网IP）和LAN口（私有IP，如192.168.1.1）。

Key Point:
• Router IPs: At least one per interface (minimum two for connectivity).

(8) ICMP的作用是什么？
题目 (Question):
What is the ICMP used for?
选项 (Options):
A. Error reporting
B. Used by ping
C. A and B
D. None above.
答案 (Answer): C. A and B

解释 (Explanation):
• ICMP（Internet控制报文协议） 用于：

  1. 错误报告（如目标不可达、超时）。
  2. 诊断工具（如ping用ICMP Echo Request/Reply测试连通性）。
    • 因此包含A和B。

Key Point:
• ICMP functions: Error notification + network diagnostics (ping/traceroute).

(9) IP数据报传输路径的认知问题
题目 (Question):
In Internet communication, IP datagram will go through the source host and routers to reach the destination host, usually:
选项 (Options):
A. Both source host and routers know the complete path.
B. Source host knows the complete path, but routers do not.
C. Routers know the complete path, but source host does not.
D. Neither source host nor routers know the complete path.
答案 (Answer): D. Neither source host nor routers know the complete path.

解释 (Explanation):
• IP协议是无连接的，源主机和路由器仅知道下一跳（通过路由表），不知道完整路径。

• 路径是动态决定的（逐跳转发）。

Key Point:
• IP routing: Next-hop based (no end-to-end path pre-knowledge).

(10) 基于CIDR的路由器转发表查询
题目 (Question):
A forwarding table for a router in a network using CIDR is given below. If the router receives a packet with destination 192.160.64.32, what will the next hop be?
选项 (Options):

image-20250429154902494

答案 (Answer): B. B

解释 (Explanation):
• CIDR路由匹配原则：选择最长前缀匹配（Longest Prefix Match）。

• 假设表中条目为：

• 192.160.64.0/24 → Next Hop B

• 192.160.0.0/16 → Next Hop A

• 目标IP 192.160.64.32匹配 /24 更精确，因此下一跳是B。

Key Point:
• CIDR forwarding: Longest prefix match wins.

(11) ARP查询包的封装方式

IP——>MAC，封装在链路层广播帧里面！

题目 (Question):
An ARP query packet is encapsulated in:
选项 (Options):
A. A link-layer frame addressed to a specific adapter.
B. A link-layer broadcast frame.
C. An IP datagram.
D. None of the above.
答案 (Answer): B. A link-layer broadcast frame.

解释 (Explanation):
• ARP查询用于通过IP地址解析MAC地址，需广播到本地网络（目标MAC = FF:FF:FF:FF:FF:FF）。

• 因此封装在 广播帧 中。

Key Point:
• ARP: Broadcast at link-layer (no IP header).

(12) 应用数据在IP数据报中的占比
题目 (Question):
Suppose an application generates chunks of 120 bytes of data every second, and each chunk gets encapsulated in a TCP segment and then an IP datagram (no options fields). What percentage of each datagram will contain application data?
选项 (Options):
A. 80%
B. 75%
C. 60%
D. 25%
答案 (Answer): B. 75%

解释 (Explanation):
1. TCP头部：20字节（无选项）。
2. IP头部：20字节（无选项）。
3. 总开销：20 (TCP) + 20 (IP) = 40字节。
4. 应用数据占比：120 / (120 + 40) = 75%。

Key Point:
• Overhead calculation: (Application Data) / (Total Datagram Size).

总结 (Summary)
1. 路由器IP地址：至少两个（每个接口一个）。
2. ICMP作用：错误报告 + ping工具（A和B）。
3. IP路径认知：源主机和路由器均不知完整路径（逐跳转发）。
4. CIDR转发：最长前缀匹配决定下一跳。
5. ARP封装：链路层广播帧（非单播或IP层）。
6. 数据占比：TCP/IP头部共40字节，120字节数据占比75%。

考试重点 (Exam Focus):
• 路由器接口IP、ICMP功能、CIDR匹配、ARP广播、协议头部开销计算。

(15) 数据报分片问题 (IP Datagram Fragmentation)
题目 (Question):
考虑发送一个999字节的数据报到一个MTU为500字节的链路中，会发生什么？
选项 (Options):
A. 生成2个分片，偏移字段值分别为0、500
B. 生成3个分片，偏移字段值分别为0、480、960
C. 生成3个分片，偏移字段值分别为0、60、120
D. 以上都不是
答案 (Answer): C. 生成3个分片，偏移字段值分别为0、60、120

解释 (Explanation):
1. 分片规则：
• IP分片必须满足：每个分片 ≤ MTU - 20字节（IP头）。

• 本题MTU=500字节，因此每个分片的数据部分最大为480字节。

  1. 999字节数据报的分片过程：
    • 第1个分片：480字节（偏移0）

    • 第2个分片：480字节（偏移60，因为480/8=60）

    • 第3个分片：39字节（偏移120，因为960/8=120）

    • 总大小：480+480+39=999字节（原始数据报）。

  2. 偏移字段：
    • 偏移量以8字节为单位，表示分片在原始数据报中的位置。

Key Point:
• Fragmentation formula: Each fragment ≤ (MTU - 20 bytes IP header).

• Offset calculation: Offset = (Fragment Data Start) / 8.

网络延迟主导因素分析 (Dominant Delay Factors in Networks)

互联网的话一般是排队延迟！

题目 (Question):
数据包在网络中的延迟有四种因素（传输延迟、传播延迟、处理延迟、排队延迟）。对于以下链路类型，1000字节数据包的延迟主要由哪种因素主导？
选项 (Options):
a) 同一建筑物内两台PC之间的10 Mb/s LAN：传输延迟
b) 美国与日本之间的1 Mb/s同步卫星链路：传播延迟
c) 美国与日本之间的互联网链路：排队延迟

解释 (Explanation):
1. 传输延迟（Transmission Delay）：
• 数据量/带宽。在高速局域网（如10 Mb/s）中，传输1000字节的延迟为：

 $
 \frac{1000 \times 8}{10 \times 10^6} = 0.8 \text{ ms}
 $

• 主导场景：高带宽、短距离（如LAN）。

  1. 传播延迟（Propagation Delay）：
    • 距离/光速。卫星链路的传播延迟约为250-300 ms（地球到同步卫星往返）。

    • 主导场景：长距离、固定延迟（如卫星链路）。

  2. 排队延迟（Queuing Delay）：
    • 数据包在路由器缓冲区中的等待时间。在互联网核心链路中，拥塞可能导致高排队延迟。

    • 主导场景：拥塞的公共互联网（如跨洋链路）。

Key Point:
• LAN: Transmission delay (high bandwidth, short distance).

• Satellite link: Propagation delay (fixed long distance).

• Internet: Queuing delay (congestion-dependent).

总结 (Summary)
1. IP分片：
• 分片大小 = MTU - 20字节，偏移量 = 数据起始位置/8。

• 999字节分片结果：3个分片（480+480+39），偏移量0、60、120。

  1. 延迟主导因素：
    • 局域网：传输延迟（带宽高）。

    • 卫星链路：传播延迟（距离远）。

    • 互联网：排队延迟（拥塞影响）。

考试重点 (Exam Focus):
• IP分片计算、四种延迟的适用场景。

TCP 分段与确认机制 (TCP Segments and Acknowledgment Mechanism)

题目 (Question):
假设主机 A 向主机 B 通过 TCP 连接发送四个 TCP 分段。第一个分段的序列号为 56；第二个为 216；第三个为 296；第四个为 346 并包含 40 字节数据。

注意带有40子节数据，序列号要加上去！

问题 (Sub-questions):
a) 第三个 TCP 分段中有多少字节的数据？
b) 假设第一个和第四个分段按顺序到达 B，但第二个和第三个分段丢失。主机 B 分别为每个到达的分段发送的确认号是多少？
c) 当主机 B 依次收到主机 A 重发的第二个和第三个分段时，主机 B 为每个到达的分段发送的确认号是多少？

答案 (Answers):
a) 50 字节
b) 216, 216
c) 296, 386

详细解释 (Detailed Explanations)

a) 第三个 TCP 分段的数据量
计算逻辑 (Calculation Logic):
• TCP 序列号表示数据的字节流编号。

• 第二个分段序列号 = 216，第三个分段序列号 = 296。

• 第三个分段的数据量 = 下一个分段的序列号 - 当前分段的序列号 = 346 - 296 = 50 字节。

英文解释 (English Explanation):
• The sequence number indicates the byte position in the stream.

• The third segment’s data size = Next segment’s sequence number (346) - Current segment’s sequence number (296) = 50 bytes.

b) 丢失分段时的确认号 (Acknowledgment for Lost Segments)
场景 (Scenario):
• 第一个分段（序列号 56）到达 B：

• B 期望下一个字节是 216（因为 56 + 160 = 216，假设第一个分段包含 160 字节数据）。

• 确认号 = 216（表示 B 已收到 56-215 的所有数据）。

• 第四个分段（序列号 346）到达 B：

• 由于第二个和第三个分段丢失，B 仍期望 216。

• 确认号 = 216（重复确认，触发快速重传）。

英文解释 (English Explanation):
• First segment arrives: B acknowledges the next expected byte (216).

• Fourth segment arrives: B still expects 216 (due to lost segments), so it sends ACK=216 again (duplicate ACK).

c) 重传分段的确认号 (Acknowledgment for Retransmitted Segments)
场景 (Scenario):
1. 主机 A 重发第二个分段（序列号 216）：
• B 收到后，期望下一个字节是 296（216 + 80 = 296，假设第二个分段包含 80 字节数据）。

• 确认号 = 296。

  1. 主机 A 重发第三个分段（序列号 296）：
    • B 收到后，期望下一个字节是 346（296 + 50 = 346）。

    • 确认号 = 346。

    • 但第四个分段已包含 40 字节数据（346-385），因此 B 最终期望 386（346 + 40）。

英文解释 (English Explanation):
• Retransmitted second segment (seq=216): B acknowledges up to 296.

• Retransmitted third segment (seq=296): B acknowledges up to 346, but since the fourth segment already covers 346-385, the final ACK=386.

关键点总结 (Key Points Summary)
1. TCP 序列号与数据量：
• 序列号差 = 分段数据量（如 346 - 296 = 50 字节）。

  1. 确认机制：
    • 确认号 = 下一个期望的字节编号。

    • 丢包时重复发送之前的确认号（如 ACK=216）。

  2. 重传处理：
    • 收到重传分段后，更新确认号以反映已接收的连续数据。

考试重点 (Exam Focus):
• 序列号计算、ACK 生成规则、快速重传机制。

中英对照术语 (Chinese-English Glossary)
| 中文术语 | 英文术语 | | -------- | --------------------- | | 序列号 | Sequence Number | | 确认号 | Acknowledgment Number | | 分段 | Segment | | 重传 | Retransmission | | 快速重传 | Fast Retransmit |

CRC校验原理与计算 (CRC Method Principle and Calculation)

题目 (Question):
消息 $ D = 1010001101 $ 使用CRC方法传输，生成多项式为 $ G = x^5 + x^4 + x^2 + 1 $。请回答以下问题：
a) 传输的消息 $ T $ 是什么？
b) 接收方如何验证消息 $ T $ 是否无错误传输？

答案 (Answers):
a) $ T = 101000110101110 $
b) 接收方将收到的消息 $ T $ 除以 $ G $，若余数为零则无错误，否则有错误。

详细解释 (Detailed Explanations)

a) 计算传输的消息 $ T $ (Calculation of Transmitted Message $ T $)
步骤 (Steps):
1. 将生成多项式 $ G $ 转换为二进制形式：
• $ G = x^5 + x^4 + x^2 + 1 $ → 110101（系数对应 $ x^5 $ 到 $ x^0 $）。

  1. 在原始消息 $ D $ 后补 $ k $ 个 0（$ k $ 是 $ G $ 的最高次幂，此处 $ k=5 $）：
    • $ D_{} = 1010001101 = 101000110100000 $。

  2. 用 $ D_{} $ 除以 $ G $ 计算余数 $ R $（模2除法，按位异或）：
    • 余数 $ R = 01110 $。

  3. 构造传输消息 $ T $：
    • $ T = D R = 1010001101 = 101000110101110 $。

英文解释 (English Explanation):
1. Convert $ G $ to binary: $ 110101 $.
2. Append $ k=5 $ zeros to $ D $: $ 101000110100000 $.
3. Divide $ D_{} $ by $ G $ to get remainder $ R = 01110 $.
4. Transmitted message $ T = D R = 101000110101110 $.

b) 接收方的错误检测机制 (Receiver’s Error Detection Mechanism)
原理 (Principle):
1. 接收方将收到的 $ T $ 除以 $ G $（使用相同的模2除法）。
2. 检查余数：
• 若余数为 0，说明传输无错误。

• 若余数 非0，说明传输中存在错误。

英文解释 (English Explanation):
1. Receiver divides received $ T $ by $ G $.
2. If remainder is zero, no errors detected.
3. If remainder is non-zero, errors are present.

关键点总结 (Key Points Summary)
1. CRC校验核心：
• 发送方附加余数 $ R $，接收方验证余数是否为零。

  1. 生成多项式的作用：
    • 决定除数和校验位的长度（$ G $ 的阶数 = 补0数量）。

  2. 错误检测能力：
    • CRC可检测所有奇数位错误、突发错误等。

考试重点 (Exam Focus):
• CRC计算步骤、模2除法、接收方验证逻辑。

中英对照术语 (Chinese-English Glossary)
| 中文术语 | 英文术语 | | ---------- | -------------------- | | 生成多项式 | Generator Polynomial | | 模2除法 | Modulo-2 Division | | 余数 | Remainder | | 错误检测 | Error Detection | | 突发错误 | Burst Error |

选择性重传协议（SR）的可靠数据传输原理

题目 (Question):
Try to describe the main principles of reliable data transfer for SR (Selective Repeat) as below.

答案 (Answers):
a) 窗口机制：允许最多N个连续的未确认数据包，按需缓存数据包。
b) ACK(n)：单独确认每个正确接收的数据包，发送方为每个未确认的数据包设置定时器。
c) 超时重传：重传未收到ACK的数据包。

详细解释 (Detailed Explanations)

a) 窗口机制 (Window Mechanism)
原理 (Principle):
• 发送窗口 (Send Window)：

• 允许同时发送最多 N 个连续的未确认数据包（窗口大小=N）。

• 发送方缓存已发送但未确认的数据包，以便超时重传。

• 接收窗口 (Receive Window)：

• 接收方缓存乱序到达的数据包，等待缺失的数据包。

英文解释 (English Explanation):
• Sender: Maintains a window of up to N unacknowledged packets, buffering them for potential retransmission.

• Receiver: Buffers out-of-order packets until gaps are filled.

b) 单独确认机制 (Individual ACK Mechanism)
原理 (Principle):
• ACK(n)：

• 接收方为 每个正确接收的数据包 发送独立的ACK（如ACK 0、ACK 1、ACK 2）。

• 发送方为 每个未确认的数据包 维护独立的定时器。

• 作用：

• 避免像GBN（回退N帧）那样批量重传，提高效率。

英文解释 (English Explanation):
• Each correctly received packet is individually acknowledged (e.g., ACK 0, ACK 1).

• Sender starts a separate timer for each unacknowledged packet.

c) 超时重传机制 (Timeout Retransmission)
原理 (Principle):
• Timeout(n)：

• 如果某个数据包的定时器超时且未收到ACK，仅重传该数据包（不重传整个窗口）。

• 示例：

• 若数据包1的ACK丢失，仅重传数据包1，不影响数据包2和3。

英文解释 (English Explanation):
• If a packet’s timer expires without ACK, only that packet is retransmitted (selective retransmission).

关键点总结 (Key Points Summary)
1. SR vs. GBN：
• SR 选择性重传单个丢失包，GBN重传整个窗口。

  1. 核心机制：
    • 窗口限制并发数据包、单独ACK、独立定时器。

  2. 优点：
    • 高效利用带宽，适合高延迟或易丢包网络。

考试重点 (Exam Focus):
• 窗口大小N的作用、ACK与超时的设计、与GBN的区别。

中英对照术语 (Chinese-English Glossary)
| 中文术语 | 英文术语 | | ---------- | ---------------- | | 发送窗口 | Send Window | | 接收窗口 | Receive Window | | 选择性重传 | Selective Repeat | | 回退N帧 | Go-Back-N (GBN) | | 定时器 | Timer |

LAN 场景分析 (LAN Scenario Analysis)

题目 (Question):
考虑以下 LAN 场景并简要回答每个问题。

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同一子网内需要知道MAC地址，不同子网可以直接通过路由器进行转发！

a) 路由器接口 IP 分配与子网问题
问题 (Sub-question):
为路由器的最左侧接口分配一个 IP 地址（假设 IP 地址的子网部分为 24 位）。如果从场景中移除路由器，节点能否保持图中所示的 IP 地址？回答是或否，并解释原因。

答案 (Answer):
• 路由器接口 IP：可以是任何以 111.111.111.* 开头的地址（除了 * 不能是 111 或 112）。

• 移除路由器后：否，IP 地址必须具有相同的子网部分。

解释 (Explanation):
1. 路由器接口 IP：
• 子网掩码为 24 位（255.255.255.0），因此路由器左侧接口的 IP 必须属于 111.111.111.0/24 子网。

• 可用的 IP 范围：111.111.111.1 到 111.111.111.254（排除已使用的 111.111.111.111 和 111.111.111.112）。

  1. 移除路由器后：
    • 节点 A 和 B 的 IP 地址（111.111.111.111 和 111.111.111.112）属于同一子网，可以直接通信。

    • 但节点 C 的 IP（222.222.222.222）属于不同子网，无法直接通信，因此必须修改为同一子网。

Key Point:
• Subnet rule: Devices on the same LAN must share the same subnet prefix.

b) A 向 B 发送数据报是否需要 B 的 MAC 地址？
问题 (Sub-question):
假设 A 想向 B 发送 IP 数据报且知道 B 的 IP 地址，A 是否必须知道 B 的 MAC 地址？如果是，A 如何获取该信息？如果不是，为什么？

答案 (Answer):
• 是，因为 B 在同一子网中，A 需要通过 ARP 协议 解析 B 的 MAC 地址。

解释 (Explanation):
• 同一子网通信：

• A 和 B 的 IP 地址属于同一子网（111.111.111.0/24），因此 A 需要 B 的 MAC 地址以填充以太网帧。

• ARP 过程：

  1. A 广播 ARP 请求：“Who has 111.111.111.112?”
  2. B 回复 ARP 响应：“111.111.111.112 is at CC-49-DE-D0-AB-70.”

Key Point:
• ARP: Resolves IP to MAC for local subnet communication.

c) A 向 C 发送数据报是否需要 C 的 MAC 地址？
问题 (Sub-question):
假设 A 想向 C 发送 IP 数据报且知道 C 的 IP 地址，A 是否必须知道 C 的 MAC 地址？如果是，A 如何获取该信息？如果不是，为什么？

答案 (Answer):
• 否，A 会将帧发送到路由器 R，由 R 通过 ARP 解析 C 的 MAC 地址。

解释 (Explanation):
• 跨子网通信：

• C 的 IP（222.222.222.222）属于不同子网，A 会将数据报发送到默认网关（路由器 R）。

• A 填充的以太网帧：

◦ 目标 MAC = 路由器左侧接口的 MAC（`1A-23-F9-CD-06-9B`）。  

◦ 目标 IP = C 的 IP（`222.222.222.222`）。

• 路由器 R 收到后，重新封装帧并解析 C 的 MAC 地址。

Key Point:
• Default gateway: A forwards frames to the router for inter-subnet traffic.

d) R 向 C 发送数据报时的 MAC 和 IP 地址
问题 (Sub-question):
假设 R 有一个数据报（最初由 A 发送）要发送给 C，从 R 到 C 的帧中：

  1. MAC 地址是什么？
  2. 封装在该帧中的 IP 数据报的 IP 地址是什么？

答案 (Answer):
1. MAC 地址：
• 源 MAC：1A-23-F9-CD-06-9B（R 的右侧接口）。

• 目标 MAC：49-BD-D2-C7-56-2A（C 的 MAC）。

  1. IP 地址：
    • 源 IP：111.111.111.111（A 的 IP）。

    • 目标 IP：222.222.222.222（C 的 IP）。

解释 (Explanation):
• IP 数据报：始终保留原始源和目标 IP（A 和 C）。

• 帧的 MAC 地址：根据当前跳的接口更新。

Key Point:
• IP不变，MAC逐跳更新：IP addresses are end-to-end, MAC addresses are link-local.

e) 学习交换机的转发行为
问题 (Sub-question):
假设交换机是学习交换机且刚启动（转发表为空）。
1. A 第一次向 B 发送以太网帧时，帧会被转发到多少个接口？
2. B 回复 A 后，A 第二次向 B 发送帧时，帧会被转发到多少个接口？

答案 (Answer):
1. 第一次：2 个接口（B 和路由器 R）。
2. 第二次：1 个接口（仅 B）。

解释 (Explanation):
1. 初始状态（空转发表）：
• 交换机泛洪帧到所有接口（除了接收端口）。

• 目标 MAC = CC-49-DE-D0-AB-70（B），但交换机不知道 B 的位置，因此泛洪。

  1. 学习后状态：
    • B 回复 A 时，交换机学习到 B 的 MAC 对应其接收端口。

    • 第二次发送时，交换机直接转发到 B 的端口。

Key Point:
• Learning switch: Floods first, learns MAC-port mappings, then forwards selectively.

总结 (Summary)
1. 子网划分：同一 LAN 必须共享子网前缀。
2. ARP 协议：解析本地子网的 MAC 地址。
3. 跨子网通信：通过默认网关（路由器）转发。
4. MAC 与 IP 的作用域：MAC 是链路层，IP 是端到端。
5. 交换机学习：先泛洪，后选择性转发。

考试重点 (Exam Focus):
• 子网规则、ARP、路由器转发、交换机学习机制。

TCP 拥塞控制行为分析 (TCP Congestion Control Behavior Analysis)

题目 (Question):
假设 TCP 协议经历了如下图所示的拥塞控制行为，请回答以下问题。

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a) TCP 慢启动阶段的时间区间
问题 (Sub-question):
指出 TCP 慢启动（Slow Start）阶段的时间区间。

答案 (Answer):
[1,4], [12,14]

解释 (Explanation):
• 慢启动特征：拥塞窗口（cwnd）指数增长（每 RTT 翻倍）。

• 图中观察：

• 第 1-4 轮：cwnd 从 1 增长到 8（1→2→4→8）。

• 第 12-14 轮：cwnd 从 1 增长到 4（1→2→4）。

Key Point:
• Slow Start: cwnd grows exponentially until reaching threshold.

b) TCP 拥塞避免阶段的时间区间
问题 (Sub-question):
指出 TCP 拥塞避免（Congestion Avoidance）阶段的时间区间。

答案 (Answer):
[4,8], [9,11]

解释 (Explanation):
• 拥塞避免特征：cwnd 线性增长（每 RTT 增加 1）。

• 图中观察：

• 第 4-8 轮：cwnd 从 8 增长到 12（8→9→10→11→12）。

• 第 9-11 轮：cwnd 从 6 增长到 8（6→7→8）。

Key Point:
• Congestion Avoidance: cwnd grows linearly to probe available bandwidth.

c) 初始阈值和发送第 20 个分段的轮次
问题 (Sub-question):

  1. 第一轮传输时的初始阈值是多少？
  2. 第 20 个分段是在第几轮发送的？

答案 (Answer):
初始阈值 = 8，第 20 个分段在第 5 轮发送。

解释 (Explanation):
1. 初始阈值：
• 慢启动在第 4 轮结束（cwnd=8），因此初始阈值（ssthresh）= 8。

  1. 第 20 个分段的发送轮次：
    • 分段累计发送数量：

    ◦ 第 1 轮：1

    ◦ 第 2 轮：1+2=3

    ◦ 第 3 轮：3+4=7

    ◦ 第 4 轮：7+8=15

    ◦ 第 5 轮：15+8=23（覆盖第 20 个分段）。

Key Point:
• Initial ssthresh: Determined by the first congestion event (here cwnd=8).

• Segment counting: Sum sent segments per round until reaching the target.

d) 第 8 轮后的事件及 TCP 版本判断
问题 (Sub-question):
第 8 轮传输后发生了什么？根据此信息判断使用的是哪种 TCP 版本（Reno 或 Tahoe）？

答案 (Answer):
收到 3 个重复 ACK，使用 Reno 版本。

解释 (Explanation):
• 事件：

• 第 8 轮后 cwnd 从 12 骤降到 6（降为一半），表明发生了 快速重传（Fast Retransmit）。

• 触发条件：收到 3 个重复 ACK（丢包但部分数据到达）。

• TCP 版本：

• Reno：支持快速恢复（Fast Recovery），cwnd 降半后进入拥塞避免。

• Tahoe：直接重置 cwnd=1，不保留部分窗口。

Key Point:
• Reno vs. Tahoe: Reno reduces cwnd to half, Tahoe resets to 1.

e) 第 16 轮时的 cwnd 和阈值
问题 (Sub-question):
假设第 16 轮前未发生丢包，此时拥塞窗口大小和阈值的值是多少？

答案 (Answer):
cwnd = 6，阈值 = 4

总结 (Summary)
1. 慢启动：cwnd 指数增长（[1,4], [12,14]）。
2. 拥塞避免：cwnd 线性增长（[4,8], [9,11]）。
3. 初始阈值 = 8，第 20 分段在第 5 轮发送。
4. Reno 版本：3 个重复 ACK 触发快速重传，cwnd 降半。
5. 第 16 轮状态：cwnd=6，阈值=4（假设无丢包）。

考试重点 (Exam Focus):
• 慢启动与拥塞避免的识别、阈值计算、Reno/Tahoe 区别、分段计数。

子网划分与主机地址分析 (Subnetting and Host Address Analysis)

题目 (Question):
网络 192.168.75.0/24 包含五台主机 A、B、C、D 和 E，其 IP 地址和子网掩码如下：

Host IP Address Subnet Mask
A 192.168.75.18 255.255.255.240
B 192.168.75.146 255.255.255.240
C 192.168.75.158 255.255.255.240
D 192.168.75.161 255.255.255.240
E 192.168.75.173 255.255.255.240

a) 子网数量与主机分组
问题 (Sub-question):
这五台主机属于多少个子网？列出属于同一子网的主机。

答案 (Answer):
3 个子网，分组为：A | B,C | D,E

解释 (Explanation):
1. 子网掩码 255.255.255.240（/28）：
• 每个子网的主机部分为 4 位，可容纳 \(2^4 - 2 = 14\) 台主机。

• 子网间隔为 16（256 - 240 = 16）。

  1. 子网划分：
    • 子网 1：192.168.75.0 - 192.168.75.15（主机 A 不属于此范围）。

    • 子网 2：192.168.75.16 - 192.168.75.31（包含 A）。

    • 子网 3：192.168.75.144 - 192.168.75.159（包含 B、C）。

    • 子网 4：192.168.75.160 - 192.168.75.175（包含 D、E）。

  2. 实际子网：
    • 主机分布在 3 个不同子网：A（子网2）、B/C（子网3）、D/E（子网4）。

Key Point:
• Subnet calculation: For /28, each subnet spans 16 addresses (e.g., 0-15, 16-31, etc.).

b) 主机 D 的网络地址
问题 (Sub-question):
主机 D 的网络地址是什么？

答案 (Answer):
192.168.75.160

解释 (Explanation):
1. 主机 D 的 IP：192.168.75.161。
2. 子网掩码：255.255.255.240（二进制最后 8 位：11110000）。
3. 网络地址计算：
• IP 和子网掩码按位与运算：

 
1
2
3
4
161 (10100001)  
& 240 (11110000)  
---------------  
160 (10100000)

• 网络地址 = 192.168.75.160。

Key Point:
• Network address: IP AND Subnet Mask.

c) 添加主机 F 的 IP 范围（与 A 同子网）
问题 (Sub-question):
若添加第六台主机 F，要求其与 A 属于同一子网，F 的 IP 地址范围是什么？

答案 (Answer):
192.168.75.17 - 192.168.75.30

解释 (Explanation):
1. A 的子网：192.168.75.16/28（范围：16-31）。
2. 可用主机地址：
• 最小主机地址：192.168.75.17（网络地址 +1）。

• 最大主机地址：192.168.75.30（广播地址 -1）。

  1. 排除已用地址：
    • A 已占用 192.168.75.18，因此 F 可选的 IP 范围为 17, 19-30。

Key Point:
• Usable host range: Network +1 to Broadcast -1.

d) 新主机 192.168.75.164 的广播地址与可达主机
问题 (Sub-question):
若新主机的 IP 为 192.168.75.164，其广播地址是什么？哪些主机能收到其广播信息？

答案 (Answer):
• 广播地址：192.168.75.175

• 可达主机：D 和 E

解释 (Explanation):
1. 子网确定：
• 164 属于子网 192.168.75.160/28（范围：160-175）。

  1. 广播地址：子网最后一个地址 = 192.168.75.175。
  2. 可达主机：
    • 只有同一子网的主机（D、E）能收到广播。

Key Point:
• Broadcast address: Last address in the subnet.

• Broadcast domain: Limited to the same subnet.

总结 (Summary)
1. 子网划分：/28 掩码将 /24 网络分为 16 个子网，每个子网 14 台主机。
2. 主机分组：A（子网2）、B/C（子网3）、D/E（子网4）。
3. 网络地址：通过 IP 和掩码的按位与运算得到。
4. 广播地址：子网最后一个 IP，仅同子网主机可达。

考试重点 (Exam Focus):
• 子网范围计算、网络地址与广播地址的确定、广播域的范围。