计算机网络A卷

选择题

(1) 不属于应用层的协议 题目：以下哪个不属于TCP/IP协议栈的应用层协议？
选项：
A. TELNET
B. ICMP
C. POP
D. SMTP
答案：B. ICMP

解释：
• ICMP（Internet Control Message Protocol）属于网络层，用于错误报告和诊断（如ping命令）。

• 其他选项均为应用层协议：

• TELNET：远程登录

• POP：邮件接收

• SMTP：邮件发送

Key Point:
ICMP operates at the network layer, not application layer.

(2) HTTP/FTP/SMTP/POP3使用TCP的原因 题目：为什么HTTP、FTP、SMTP和POP3运行在TCP而非UDP上？
选项：
A. 可靠数据传输
B. 吞吐量
C. 实时性
D. 安全性
答案：A. Reliable data transfer

解释：
• TCP提供可靠传输（确认、重传、按序交付），适合需要数据完整性的应用（如网页、文件传输、邮件）。

• UDP无可靠性保证，适合实时应用（如视频通话）。

Key Point:
Web/email/file transfer need reliability, which TCP provides.

(3) 文件传输的吞吐量计算 题目：主机A到B有三条链路，速率分别为R1=2Mbps、R2=1Mbps、R3=4Mbps。若无其他流量，文件传输的吞吐量是多少？
选项：
A. 2 Mbps
B. 1 Mbps
C. 4 Mbps
D. 7 Mbps
答案：B. 1 Mbps

解释：
• 吞吐量由最慢链路决定（瓶颈链路）。

• 最慢链路速率：min(2, 1, 4) = 1 Mbps。

Key Point:
Throughput = min(R1, R2, R3).

(4) 应用数据在IP数据报中的占比 题目：应用每秒生成120字节数据，封装为TCP段和IP数据报（无选项字段），应用数据占比多少？
选项：
A. 80%
B. 75%
C. 60%
D. 25%
答案：B. 75%

计算：
• 头部开销：TCP头（20字节） + IP头（20字节） = 40字节

• 占比：120 / (120 + 40) = 75%

Key Point:
Overhead = TCP + IP headers (40 bytes).

(5) 传输层数据交付到正确套接字的过程 题目：将传输层段中的数据交付到正确套接字的过程称为？
选项：
A. 分用
B. 复用
C. 时分复用
D. 频分复用
答案：A. Demultiplexing

解释：
• 分用（Demultiplexing）：通过目标IP和端口号将数据定向到正确的应用进程。

• 复用（Multiplexing）：多个应用共享同一传输层连接。

Key Point:
Demultiplexing = Deliver data to correct socket using (IP, Port).

总结 (Summary)
1. 协议分层：ICMP是网络层协议。
2. TCP优势：可靠传输适合Web/邮件。
3. 吞吐量：由最慢链路决定。
4. 数据占比：应用数据 / (应用数据 + 头部)。
5. 分用：传输层通过端口号区分应用。

考试重点 (Exam Focus):
• 协议层级区分、TCP/UDP应用场景、吞吐量计算、分用与复用。

中英术语对照 (Chinese-English Glossary)
| 中文术语 | 英文术语 | | -------- | ---------------------- | | 分用 | Demultiplexing | | 复用 | Multiplexing | | 可靠传输 | Reliable data transfer | | 吞吐量 | Throughput | | 网络层 | Network layer |

(6) IP数据报分片问题 题目：将999字节的数据报发送到MTU为500字节的链路中，会发生什么？
选项：
A. 2个分片，偏移量字段值为0,500
B. 3个分片，偏移量字段值为0,480,960
C. 3个分片，偏移量字段值为0,60,120
D. 以上都不是
答案：C. 3 fragments are created with offset field value 0, 60, 120

解释：
1. 分片规则：
• 每分片数据 ≤ MTU - IP头(20字节) = 480字节

• 偏移量 = 数据位置 / 8（单位：8字节块）

分片过程：
• 分片1：0-479字节（偏移量0）

• 分片2：480-959字节（偏移量480/8=60）

• 分片3：960-998字节（偏移量960/8=120）
为什么不是A/B：
• A错误：需要3个分片（999>500）

• B错误：偏移量计算错误（应为60,120）

Key Point:
• Offset = Fragment Start Position / 8

• 3 fragments: 0-479, 480-959, 960-998

(7) 数据封装关系 题目：关于segment、datagram和frame的封装关系，哪项正确？
选项：
A. Segment封装在frame中，frame封装在datagram中
B. Datagram封装在Segment中，Segment封装在frame中
C. Segment封装在datagram中，datagram封装在frame中
D. Frame封装在datagram中，datagram封装在segment中
答案：C. Segment is encapsulated within the datagram, and the datagram is encapsulated within the frame

解释：
• TCP/IP模型封装顺序：

Segment（传输层，如TCP段）→
Datagram（网络层，IP数据报）→
Frame（数据链路层，以太网帧）
• 关键点：

• 高层数据被低层协议封装

Key Point:
Application → Transport (Segment) → Network (Datagram) → Link (Frame)

(8) TCP的特性 题目：TCP具有以下哪些特性？
选项：
A. 流量控制
B. 连接建立
C. 拥塞控制
D. 以上所有
答案：D. All of the above

解释：
• 流量控制：通过滑动窗口机制

• 连接建立：三次握手

• 拥塞控制：慢启动、拥塞避免算法

• 可靠性：确认、重传、按序交付

Key Point:
TCP = Reliability + Flow Control + Congestion Control

(9) ICMP的用途 题目：ICMP用于什么？
选项：
A. 错误报告
B. ping命令使用
C. A和B
D. 以上都不是
答案：C. A and B

解释：
• ICMP功能：

错误报告（如目标不可达）
网络诊断（如ping/traceroute）
• 注意：ICMP是网络层协议，非应用层

Key Point:
ICMP = Error Reporting + Diagnostics (ping)

(10) 轮流MAC协议的特性 题目：轮流MAC协议具有以下哪些特性？
选项：
A. 无单点故障
B. 不会产生冲突
C. 无主节点
D. 以上所有
答案：B. it does not generate collisions

解释：
• 轮流协议（如令牌环）：

• 节点按顺序传输，无冲突（与CSMA/CD相反）

• 可能有主节点（如令牌持有者）

• 单点故障可能存在（如令牌丢失）

• 最佳选项：B（核心优势是避免冲突）

Key Point:
Taking-turns MAC = No collisions (primary advantage)

总结 (Summary)
1. IP分片：偏移量=数据位置/8，分片数由MTU决定
2. 封装顺序：Segment → Datagram → Frame
3. TCP特性：可靠传输+流量控制+拥塞控制
4. ICMP用途：错误报告+ping
5. 轮流MAC：无冲突是核心特性

考试重点 (Exam Focus):
• 分片计算、协议封装层级、TCP功能、ICMP应用、MAC协议对比

中英术语对照 (Chinese-English Glossary)
| 中文术语 | 英文术语 | | -------- | ------------- | | 分片 | Fragmentation | | 偏移量 | Offset | | 封装 | Encapsulation | | 流量控制 | Flow Control | | 令牌环 | Token Ring |

(11) 以太网二层交换机的转发表建立方式
题目：在以太网二层交换机中，转发表是如何建立的？
选项：
A. 手动配置
B. 自学习
C. 路由算法
D. 目标地址学习
答案：B. Self-learning

解释：
• 自学习机制：交换机通过记录接收到的帧的源MAC地址和输入端口，动态更新转发表。

• 关键点：

• 无需手动配置或路由协议（纯二层设备）。

• 首次广播未知目标MAC，学习后直接转发。

Key Point:
Switches learn MAC-port mappings from frame sources (no manual config).

(12) 链路层常用的检错与纠错技术
题目：链路层常用的检错与纠错技术有哪些？
选项：
A. CRC
B. 校验和
C. 奇偶校验
D. 以上都不是
答案：A. CRC

解释：
• CRC（循环冗余校验）：

• 链路层核心检错技术（如以太网帧尾的FCS字段）。

• 可检测多位错误，但不能纠错。

• 其他选项：

• 校验和（Checksum）：用于IP/TCP头部检错（网络/传输层）。

• 奇偶校验（Parity）：简单检错（如内存），链路层极少使用。

Key Point:
Link layer primarily uses CRC for error detection.

(13) 自治系统（AS）间路由的主导因素
题目：在AS间路由中，以下哪个因素占主导地位？
选项：
A. 路由策略
B. AS间的地理距离
C. AS内的当前拥塞水平
D. 经过的AS数量
答案：A. Routing Policy

解释：
• BGP协议是策略驱动的：

• 商业合约（如优先选择特定ISP）。

• 政治限制（如绕过某些国家）。

• 其他因素（如跳数、延迟）在AS内部路由（如OSPF）中更重要。

Key Point:
Inter-AS routing (BGP) is policy-driven, not metric-driven.

(14) ARP查询包的封装方式
题目：ARP查询包被封装在什么中？
选项：
A. 目标适配器的单播链路层帧
B. 链路层广播帧
C. IP数据报
D. 以上都不是
答案：B. a link-layer broadcast frame

解释：
• ARP查询：

• 目标MAC = FF:FF:FF:FF:FF:FF（广播地址）。

• 目标IP = 待解析的IP地址。

• 关键点：

• ARP是链路层协议，不依赖IP（直接封装为广播帧）。

Key Point:
ARP queries use broadcast MAC to resolve IP → MAC.

(15) 互联网分层路由的两大原因
题目：互联网采用分层路由的两个重要原因是？
选项：
A. 最低成本和最大电路可用性
B. 消息复杂性和收敛速度
C. 规模和行政自治
D. 链路成本变化和链路故障
答案：C. Scale and administrative autonomy

解释：
1. 规模（Scale）：
• 分层减少路由表大小（如AS内仅存储本地路由）。

行政自治（Autonomy）：
• 各AS可独立管理内部路由（如企业自主配置OSPF）。

Key Point:
Hierarchy enables scalability + independent management.

总结 (Summary)
1. 交换机学习：自学习MAC-端口映射（非手动配置）。
2. 链路层检错：CRC是核心（校验和/奇偶校验属其他层）。
3. BGP路由：策略主导（商业/政治因素）。
4. ARP封装：广播帧（非IP层）。
5. 分层优势：可扩展性 + 自治管理。

考试重点 (Exam Focus):
• 二层交换原理、检错技术对比、BGP特性、ARP机制、分层设计意义。

中英术语对照 (Chinese-English Glossary)
| 中文术语 | 英文术语 | | ------------ | ----------------------------- | | 自学习 | Self-learning | | 循环冗余校验 | Cyclic Redundancy Check (CRC) | | 路由策略 | Routing Policy | | 广播帧 | Broadcast Frame | | 自治系统 | Autonomous System (AS) |

填空题解析 (Fill-in-the-Blank Questions Analysis)

(1) 各层的数据传输服务任务
题目：
• 数据链路层的任务是为________之间的通信提供服务；

• 网络层的任务是为________之间的通信提供服务；

• 传输层的任务是为________之间的通信提供服务。

答案：
1. 相邻节点（Adjacent nodes）
2. 主机（Hosts）
3. 进程（Processes）

解释：
• 数据链路层：负责同一物理链路上相邻节点的帧传输（如交换机-主机）。

• 网络层：实现跨网络的主机到主机通信（通过IP地址）。

• 传输层：通过端口号区分同一主机上的不同应用进程。

Key Point:
• Link layer: Node-to-node

• Network layer: Host-to-host

• Transport layer: Process-to-process

(2) 网络层的两大核心功能
题目：网络层的两大核心功能是________和________。

答案：
1. 转发（Forwarding）
2. 路由（Routing）

解释：
• 转发：将数据包从输入接口移动到输出接口（基于转发表）。

• 路由：通过路由算法确定数据包的传输路径（如OSPF、BGP）。

Key Point:
Forwarding (data plane) + Routing (control plane).

(3) 自治系统内部的路由协议
题目：互联网中广泛用于自治系统内部路由的两大协议是RIP和________。

答案：OSPF

解释：
• RIP：基于距离向量（跳数限制为15）。

• OSPF：基于链路状态（全局拓扑，Dijkstra算法）。

Key Point:
Intra-AS routing: RIP (DV) and OSPF (LS).

(4) IP数据报头部的关键字段
题目：IP数据报头部有一个________字段，当其值为0时，数据报会被丢弃。

答案：TTL（Time To Live）

解释：
• TTL：初始值通常为64或128，每经过一个路由器减1。

• 当TTL=0时，路由器丢弃数据包并发送ICMP超时消息。

Key Point:
TTL=0 → Packet discarded + ICMP Time Exceeded.

(5) BGP通告的内容
题目：RIP通告中通常包含到各目标的跳数，而BGP更新则通告到各目标的________。

答案：AS路径序列（Sequence of ASs on the routes）

解释：
• BGP：通过AS-Path属性记录数据包经过的AS序列（如AS1 → AS2 → AS3）。

• 策略决策：基于AS路径选择最优路由（如避免某些AS）。

Key Point:
BGP advertises AS-Path for policy-based routing.

(6) TCP提供的服务
题目：TCP通过________服务防止发送方淹没接收方。

答案：流量控制（Flow control）

解释：
• 滑动窗口机制：接收方通过通告窗口大小限制发送方的数据量。

• 避免拥塞：动态调整发送速率（如慢启动、拥塞避免）。

Key Point:
TCP flow control prevents receiver buffer overflow.

(7) 路由追踪工具
题目：用于确定到目标的跳数和每跳RTT的工具是________。

答案：Traceroute（Windows系统为Tracert）

解释：
• 原理：发送TTL递增的ICMP/UDP包，记录路由器的响应时间。

• 输出：显示路径中的每个节点及其延迟。

Key Point:
Traceroute maps routes + measures per-hop RTT.

总结 (Summary)
1. 协议分层：
• 链路层（相邻节点）→ 网络层（主机）→ 传输层（进程）。

网络层功能：转发 + 路由。
路由协议：
• 内部（RIP/OSPF） vs 外部（BGP）。
关键字段/机制：
• TTL防环路、BGP的AS-Path、TCP流量控制。

考试重点 (Exam Focus):
• 各层功能区分、路由协议对比、TCP/IP核心机制。

中英术语对照 (Chinese-English Glossary)
| 中文术语 | 英文术语 | | -------- | ---------------------- | | 相邻节点 | Adjacent nodes | | 转发 | Forwarding | | 自治系统 | Autonomous System (AS) | | 生存时间 | Time To Live (TTL) | | 流量控制 | Flow control | | 路由追踪 | Traceroute |

判断题解析 (True/False Questions Analysis)

(1) 网页请求的请求/响应消息数量
题目：当用户请求一个包含文本和两张图片的网页时，客户端会发送1个请求消息并接收3个响应消息。
答案：False (F)

解释：
• HTTP/1.1：每个资源（文本+图片）需要独立的请求-响应对（共3请求+3响应）。

• HTTP/2：多路复用（1个连接传输多个资源）。

关键点：请求和响应是成对出现的。

Key Point: HTTP/1.1 requires separate requests for each resource.

(2) 窗口大小=1时协议的等效性
题目：当窗口大小为1时，SR（选择性重传）、GBN（回退N帧）和交替位协议功能等效。
答案：True (T)

解释：
• 窗口大小=1：三者均退化为停等协议（发送一帧后必须等待ACK）。

关键点：无并行传输，行为完全一致。

Key Point: All reduce to stop-and-wait when window=1.

(3) 距离向量算法需全局拓扑信息
题目：使用距离向量路由算法时，路由器必须知道完整的网络拓扑信息。
答案：False (F)

解释：
• 距离向量（DV）：仅需邻居的路由表，通过迭代更新收敛。

• 链路状态（LS）才需要全局拓扑（如OSPF）。

关键点：DV是分布式计算，LS是集中式计算。

Key Point: DV uses local info, LS requires global topology.

(4) P2P文件共享中的客户端/服务器角色
题目：在P2P文件共享应用中，通信会话没有客户端和服务端的区分。
答案：False (F)

解释：
• P2P动态角色：同一节点可能同时是客户端（下载）和服务端（上传）。

关键点：角色存在，但可动态切换。

Key Point: Nodes act as both clients and servers.

(5) 所有互联网节点必须实现UDP
题目：所有连接互联网的节点必须实现UDP。
答案：False (F)

解释：
• TCP/IP协议栈：UDP是可选的（如某些IoT设备仅用TCP或自定义协议）。

关键点：非强制要求。

Key Point: UDP is optional (though widely used).

(6) MAC是数据链路层功能
题目：媒体访问控制（MAC）是数据链路层的功能。
答案：True (T)

解释：
• MAC子层：解决共享信道冲突（如CSMA/CD、CSMA/CA）。

关键点：数据链路层 = LLC + MAC。

Key Point: MAC handles shared channel access.

(7) 邮件通过POP3投递到服务器
题目：邮件通过POP3协议投递到接收方服务器。
答案：False (F)

解释：
• POP3：用于从服务器下载邮件到本地（Pull操作）。

• SMTP负责发送邮件到服务器（Push操作）。

关键点：协议功能混淆。

Key Point: SMTP delivers, POP3 retrieves.

(8) CIDR和NAT提高IPv4地址利用率
题目：CIDR和NAT都能显著提高IPv4地址空间的利用率。
答案：True (T)

解释：
• CIDR：通过可变长子网掩码减少地址浪费。

• NAT：允许多设备共享单一公网IP。

关键点：二者互补提升效率。

Key Point: CIDR (subnetting) + NAT (address reuse).

(9) CSMA/CD不会发生冲突
题目：CSMA/CD协议下不会发生冲突。
答案：False (F)

解释：
• CSMA/CD：检测冲突后通过退避重传（以太网经典机制）。

• CSMA/CA才尝试避免冲突（如Wi-Fi）。

关键点：CD=冲突检测，非避免。

Key Point: CSMA/CD detects collisions, not prevents.

(10) TCP段的目标套接字依赖因素
题目：TCP段到达主机时，其目标套接字由目标端口号和目标IP地址决定。
答案：True (T)

解释：
• 套接字 = (IP, Port)：唯一标识主机上的应用进程。

关键点：五元组还包括源IP、源端口和协议。

Key Point: Socket identified by (IP, Port).

总结 (Summary)
1. 协议行为：HTTP请求-响应配对、P2P动态角色。
2. 路由算法：DV（局部信息） vs LS（全局拓扑）。
3. 经典错误：
• POP3≠邮件投递、CSMA/CD会冲突。

地址优化：CIDR+NAT解决IPv4短缺。

考试重点 (Exam Focus):
• 协议交互逻辑、路由算法对比、常见协议误区。

中英术语对照 (Chinese-English Glossary)
| 中文术语 | 英文术语 | | -------------- | ------------------------------------- | | 停等协议 | Stop-and-wait protocol | | 距离向量 | Distance Vector (DV) | | 媒体访问控制 | Media Access Control (MAC) | | 五元组 | Five-tuple (IP, Port, etc) | | 可变长子网掩码 | Classless Inter-Domain Routing (CIDR) |

数据包传输延迟问题解析 (Packet Transmission Delay Analysis)

问题：
考虑数据包从源主机通过固定路由传输到目标主机，列出影响数据包传输的4种延迟因素，并回答：
1. 延迟是否恒定？为什么？
2. 在以下链路中，哪种延迟因素最可能占主导地位？
• a) 同一建筑物内两台PC之间的10 Mbps LAN

• b) 中美之间的1 Mbps同步轨道卫星链路

• c) 中美之间的互联网链路

答案与解析

(1) 四种延迟因素
1. 节点处理延迟（Nodal Processing Delay）
• 路由器/交换机检查包头、校验错误的时间。

排队延迟（Queuing Delay）
• 数据包在路由器缓冲区中等待转发的时间（取决于网络拥塞程度）。
传输延迟（Transmission Delay）
• 将数据包所有比特推送到链路上的时间 = 数据包大小 / 链路带宽。
传播延迟（Propagation Delay）
• 比特在物理介质中传播的时间 = 距离 / 光速。

(2) 延迟是否恒定？
• 否（Not constant）。

• 原因：

• 排队延迟随网络拥塞动态变化。

• 传输延迟因数据包大小和链路带宽不同而异。

(3) 不同链路的主导延迟因素

链路场景	主导延迟因素	原因
a) 10 Mbps LAN（同一建筑物）	传输延迟	- 短距离 → 传播延迟极低（纳秒级） - 高带宽 → 传输延迟显著（1MB/10Mbps ≈ 0.8秒）
b) 1 Mbps卫星链路（中美）	传播延迟	- 同步卫星高度≈36,000 km → 传播延迟≈240 ms（往返≈480 ms） - 低带宽但传播延迟更显著
c) 互联网链路（中美）	排队延迟	- 多跳路由 + 网络拥塞 → 排队延迟波动大 - 海底光缆传播延迟固定（≈60 ms）

关键结论 (Key Conclusions)

延迟类型：
• LAN：传输延迟主导（数据量大 + 高带宽）。

• 卫星链路：传播延迟主导（超长距离）。

• 互联网：排队延迟主导（拥塞不可预测）。
动态性：排队延迟是导致延迟不恒定的主因。

中英术语对照 (Chinese-English Glossary)
| 中文术语 | 英文术语 | | ------------ | ------------------------ | | 节点处理延迟 | Nodal Processing Delay | | 排队延迟 | Queuing Delay | | 传输延迟 | Transmission Delay | | 传播延迟 | Propagation Delay | | 同步轨道卫星 | Geosynchronous Satellite | | 网络拥塞 | Network Congestion |

考试技巧：
• 高带宽+短距离 → 传输延迟显著（如LAN）。

• 长距离+低带宽 → 传播延迟显著（如卫星）。

• 多跳+复杂路由 → 排队延迟主导（如互联网）。

DNS分布式解析过程解析 (DNS Distributed Resolution Analysis)

(2) DNS为何采用分布式架构？ 问题：域名系统(DNS)采用分布式架构而非单一服务器，为什么？假设客户端需要查询www.newpool.org的IP地址，且本地DNS服务器无缓存，列出查询过程中依次涉及的DNS服务器类型。

答案与解析

1. 采用分布式架构的原因 答案： 1. 可扩展性（Scalability）：
• 全球域名数量庞大，单一服务器无法承载所有查询负载。

避免单点故障（No Single Point of Failure）：
• 分布式设计确保部分服务器故障不影响整体服务。
降低延迟（Reduced Latency）：
• 本地DNS服务器缓存常用记录，减少远程查询次数。

Key Points: • Scalability: Handles billions of queries daily.

• Fault Tolerance: Survives partial server failures.

2. DNS查询流程（无缓存时） 查询顺序：
1. 本地DNS服务器（Local DNS Server）
• 客户端首先查询其配置的本地DNS（如ISP提供的服务器）。

根DNS服务器（Root DNS Server）
• 本地DNS向根服务器查询.org顶级域的地址。
顶级域DNS服务器（Top-Level Domain Server, .org）
• 根服务器返回.org顶级域服务器的地址。
权威DNS服务器（Authoritative DNS Server, newpool.org）
• .org服务器返回newpool.org的权威服务器地址，最终解析www.newpool.org的IP。

完整查询链：
Client → Local DNS → Root DNS → .org TLD → newpool.org Authoritative DNS

分步示例 1. 客户端向本地DNS查询www.newpool.org。 2. 本地DNS无缓存，向根DNS发起请求。 3. 根DNS返回.org顶级域服务器的IP（如a.gtld-servers.net）。 4. 本地DNS查询.org服务器，获取newpool.org的权威服务器地址。 5. 本地DNS查询权威服务器，最终得到www.newpool.org的IP并缓存。

关键总结 1. 分布式优势：
• 负载均衡、高可用性、快速响应。

查询层级：
• 本地 → 根 → TLD → 权威（自顶向下迭代/递归查询）。

中英术语对照 | 中文术语 | 英文术语 | | ------------- | ----------------------------- | | 本地DNS服务器 | Local DNS Server | | 根DNS服务器 | Root DNS Server | | 顶级域服务器 | Top-Level Domain (TLD) Server | | 权威DNS服务器 | Authoritative DNS Server | | 递归查询 | Recursive Query | | 迭代查询 | Iterative Query |

考试重点：
• 理解DNS层级架构和查询顺序。

• 明确分布式设计的核心目的（扩展性、容错性）。

回退N帧协议（GBN）可靠数据传输原理解析 (Principles of Reliable Data Transfer in Go-Back-N Protocol)

问题
描述回退N帧协议（GBN）实现可靠数据传输的核心机制，参考图1（假设窗口大小为N）。

答案与解析

1. 滑动窗口机制（Sliding Window）
• 发送窗口（Window Size = N）：

• 允许最多N个连续的未确认分组在链路上传输。

• 窗口内的分组序号连续（如当前窗口：1, 2, 3, ..., N）。

• 关键点：

• 窗口滑动条件：收到累积确认ACK(n)后，窗口向前移动。

示例：
• 若ACK(3)到达，则窗口滑动到4, 5, ..., N+3。

2. 累积确认（Cumulative ACK）
• ACK(n)：确认所有≤n序号的分组（包括n）。

• 例如：ACK(4)表示分组1、2、3、4均已正确接收。

• 重复ACK处理：

• 若接收端收到乱序分组（如期望5但收到6），会重复发送最后一个正确ACK（如重复ACK(4)）。

关键点：
• 发送端通过重复ACK检测丢包（如收到3次ACK(4)可能触发重传）。

3. 超时重传（Timeout Retransmission）
• 单一计时器：

• 仅维护最早未确认分组的计时器（如分组1未确认，则计时器监控分组1）。

• 超时行为：

• 若分组n超时，重传n及窗口内所有更高序号分组（如n=1超时，重传1, 2, 3, ..., N）。

示例：
• 分组1丢失，分组2-5已发送但未确认 → 超时后重传1-5。

4. 接收端行为（Receiver Behavior）
• 按序交付：

• 仅接收当前期望序号的分组，丢弃乱序分组（如期望3但收到4，则丢弃4并重复ACK(2)）。

• 无缓存：

• 不缓存乱序分组（与SR协议不同）。

GBN协议核心原则总结
| 机制 | 描述 | | ---------- | ------------------------------------------------------------ | | 滑动窗口 | 窗口内最多N个未确认分组，序号连续。 | | 累积确认 | ACK(n)确认所有≤n的分组，重复ACK指示丢包。 | | 超时重传 | 仅一个计时器，超时后重传所有未确认分组（从最早丢失分组开始）。 | | 接收端策略 | 严格按序接收，丢弃乱序分组并重复最后一个正确ACK。 |

中英术语对照
| 中文术语 | 英文术语 | | ----------- | ------------------------ | | 回退N帧协议 | Go-Back-N (GBN) Protocol | | 滑动窗口 | Sliding Window | | 累积确认 | Cumulative ACK | | 超时重传 | Timeout Retransmission | | 按序交付 | In-order Delivery |

关键结论：
• GBN通过累积确认+窗口滑动实现高效传输，但重传开销大（因丢弃所有乱序分组）。

• 适用于低错误率链路（若错误率高，SR协议更优）。

子网划分问题解析 (Subnetting Problem Analysis)

(4) 问题描述 1. 给定子网前缀 222.201.130.64/26，列举一个可分配给该网络接口的IP地址。 2. 若ISP拥有该地址块并希望将其划分为4个大小相同的子网，写出四个子网的前缀。

答案与解析

1. 示例IP地址 答案：222.201.130.65
解释：
• 地址范围：222.201.130.64/26 包含：

• 网络地址：222.201.130.64

• 可用主机地址：222.201.130.65 ~ 222.201.130.126

• 广播地址：222.201.130.127

• 合法主机地址：排除网络地址和广播地址后，222.201.130.65 是第一个可分配地址。

Key Point:
Host addresses exclude network and broadcast addresses.

2. 划分为4个子网 答案：
1. 222.201.130.64/28
2. 222.201.130.80/28
3. 222.201.130.96/28
4. 222.201.130.112/28

分步解析：
1. 原始地址块：
• 前缀：/26 → 主机位 = 32 - 26 = 6位 → (2^6 = 64) 个地址。

• 范围：222.201.130.64 ~ 222.201.130.127。

划分子网：
• 需要 4个子网，每个子网大小相同。

• 每个子网需要的主机数：(64 / 4 = 16) 个地址（即 (2^4 = 16)）。

• 新的子网掩码：/28（32 - 4 = 28）。
子网划分：
• 从 222.201.130.64 开始，每16个地址为一个子网：

◦ 子网1：222.201.130.64/28（64 ~ 79）

◦ 子网2：222.201.130.80/28（80 ~ 95）

◦ 子网3：222.201.130.96/28（96 ~ 111）

◦ 子网4：222.201.130.112/28（112 ~ 127）

关键点：
• 子网掩码从 /26 扩展到 /28，增加2位子网位。

• 每个子网的主机位为4位（(2^4 - 2 = 14) 个可用主机地址）。

总结 (Summary)
1. 示例IP：222.201.130.65（首个可用主机地址）。
2. 子网划分：
• 将 /26 块均分为4个 /28 子网。

• 子网地址间隔为16（如64 → 80 → 96 → 112）。

考试技巧：
• 子网划分公式：子网数 = (2^n)（n = 新增子网位数）。

• 主机地址范围：排除网络地址和广播地址。

中英术语对照 (Chinese-English Glossary)
| 中文术语 | 英文术语 | | -------- | ----------------- | | 子网划分 | Subnetting | | 网络地址 | Network Address | | 广播地址 | Broadcast Address | | 子网掩码 | Subnet Mask | | 主机位 | Host Bits | | 前缀 | Prefix |

IP数据报传输过程中的地址变化分析 (IP Datagram Transmission Address Analysis)

(5) 问题描述 假设主机A通过路由器R向主机B发送数据报，请填写以下两种情况下帧中的地址信息： 1. 从A到R的传输 2. 从R到B的传输

需要提供： • 源MAC地址和目标MAC地址

• 源IP地址和目标IP地址

答案与解析

1. 从A到R的传输 | 字段 | 值 | | ----------- | ------------------------------- | | 源MAC地址 | 74-29-9C-E8-FF-55 (主机A) | | 目标MAC地址 | E6-E9-00-17-BB-4B (路由器R入口) | | 源IP地址 | 111.111.111.111 (主机A) | | 目标IP地址 | 222.222.222.222 (主机B) |

解释： • MAC地址：主机A通过ARP获取路由器R入口的MAC地址

• IP地址：端到端保持不变

关键点： • 目标MAC是下一跳（路由器R）的地址

• IP地址始终指向最终目标（主机B）

2. 从R到B的传输 | 字段 | 值 | | ----------- | ------------------------------- | | 源MAC地址 | 1A-23-F9-CD-06-9B (路由器R出口) | | 目标MAC地址 | 49-BD-D2-C7-56-2A (主机B) | | 源IP地址 | 111.111.111.111 (主机A) | | 目标IP地址 | 222.222.222.222 (主机B) |

解释： • MAC地址：路由器重新封装帧，源MAC变为自身出口MAC

• IP地址：仍然保持不变

关键点： • 路由器不修改IP地址

• 新帧使用路由器出口和最终目标的MAC地址

地址变化总结 | 传输段 | 变化字段 | 不变字段 | | ------ | ---------------------------- | --------- | | A→R | 目标MAC改为R入口 | 源/目标IP | | R→B | 源MAC改为R出口，目标MAC改为B | 源/目标IP |

中英术语对照

中文术语	英文术语
源MAC地址	Source MAC Address
目标MAC地址	Destination MAC Address
源IP地址	Source IP Address
目标IP地址	Destination IP Address
地址解析协议	ARP (Address Resolution Protocol)
路由器	Router

关键结论： 1. MAC地址逐跳变化（每段链路不同） 2. IP地址端到端保持不变 3. 路由器负责MAC地址的重写和帧的重新封装

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

(2) 问题描述 根据给定的TCP拥塞窗口变化图（假设横轴为传输轮次，纵轴为窗口大小），回答以下问题：

答案与解析

a) 慢启动阶段的时间区间 答案：[1,6] 和 [20,23]
解释：
• 慢启动（Slow Start）：窗口大小指数增长（每RTT翻倍）。

• 在区间[1,6]和[20,23]，窗口呈快速上升趋势（如1→2→4→8）。

Key Point:
Exponential growth indicates slow start.

b) 拥塞避免阶段的时间区间 答案：[6,14] 和 [15,19]
解释：
• 拥塞避免（Congestion Avoidance）：窗口大小线性增长（每RTT增加1）。

• 在区间[6,14]和[15,19]，窗口缓慢上升（如8→9→10→11）。

Key Point:
Linear growth indicates congestion avoidance.

c) 第14轮后的丢包检测方式及TCP版本 答案：
• 检测方式：三次重复ACK（Triple Duplicate ACK）

• TCP版本：Reno

解释：
• 观察窗口变化：第14轮后窗口从4降至1（超时重传会重置为1），但图中仅减半（从4→2），说明是快速重传触发。

• Reno特性：支持快速恢复（窗口减半后线性增长）。

Key Point:
Fast retransmit (window halved) → Reno variant.

d) 第50个数据段的发送轮次 答案：第6轮
解释：
• 计算累计发送段数：

• 轮次1: 1段

• 轮次2: 2段 → 累计3段

• 轮次3: 4段 → 累计7段

• 轮次4: 8段 → 累计15段

• 轮次5: 16段 → 累计31段

• 轮次6: 32段 → 累计63段（包含第50段）

Key Point:
Cumulative segments exceed 50 at round 6.

e) 第23轮后因三次重复ACK丢包时的窗口和阈值 答案：
• 窗口大小（cwnd）：4

• 阈值（ssthresh）：4

解释：
• 快速恢复规则：

窗口减半：若丢包前窗口=8，则新窗口=4。
阈值更新为当前窗口的一半：ssthresh=4。

Key Point:
After triple duplicate ACK:
cwnd = ssthresh = previous_cwnd / 2.

总结 (Summary)
| 问题 | 关键结论 | | ---- | ---------------------------------------- | | a) | 慢启动：窗口指数增长区间（如[1,6]）。 | | b) | 拥塞避免：窗口线性增长区间（如[6,14]）。 | | c) | 快速重传（非超时）→ 使用Reno。 | | d) | 第50段在第6轮发送（累计63段）。 | | e) | 三次重复ACK后：cwnd=4，ssthresh=4。 |

中英术语对照
| 中文术语 | 英文术语 | | ----------- | -------------------- | | 慢启动 | Slow Start | | 拥塞避免 | Congestion Avoidance | | 三次重复ACK | Triple Duplicate ACK | | 快速重传 | Fast Retransmit | | 窗口阈值 | Threshold (ssthresh) |

考试技巧：
• 慢启动 vs 拥塞避免：指数增长 → 慢启动；线性增长 → 拥塞避免。

• 丢包检测：窗口降为1 → 超时；窗口减半 → 三次重复ACK。