2016年408真题计算机网络篇

贯穿始终的一张图

33. 在 OSI 参考模型中，R1、Switch、Hub实现的最高功能层分别是（ ）。

选项： A. 2、2、1 B. 2、2、2 C. 3、2、1 D. 3、2、2

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解答：

  • R1（路由器）：工作在OSI参考模型的 第三层（网络层），负责路由选择和数据包转发。
  • Switch（交换机）：工作在 第二层（数据链路层），负责根据MAC地址转发数据帧。
  • Hub（集线器）：工作在 第一层（物理层），只负责信号的传输，不进行任何数据的处理或转发。

因此，R1、Switch、Hub实现的最高功能层分别是 3、2、1。

本题选 C。

34. 若连接R2和R3链路的频率带宽为8 kHz，信噪比为30 dB，该链路实际数据传输速率约为理论最大数据传输速率的50％，则该链路的实际数据传输速率约是（ ）。

选项： A. 8 kbps B. 20 kbps C. 40 kbps D. 80 kbps

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解答：

根据香农公式： \(C = W \log_2(1 + \frac{S}{N})\) 其中，

  • \(C\) 为信道的最大数据传输速率（bps），
  • \(W\) 为信道带宽（Hz），
  • \(\frac{S}{N}\) 为信号与噪声的功率比（SNR）。

给定：

  • 信道带宽 \(W = 8 \, \text{kHz} = 8000 \, \text{Hz}\)，
  • 信噪比 \(\text{SNR} = 30 \, \text{dB}\)， 从 \(\text{SNR} = 30 \, \text{dB}\) 得出 \(\frac{S}{N} = 1000\)。

代入香农公式，计算最大数据传输速率： \(C = 8000 \cdot \log_2(1001) \approx 8000 \cdot 9.97 \approx 79.76 \, \text{kbps}\)

实际数据传输速率为理论最大数据传输速率的50％， 所以实际数据传输速率为： \(79.76 \, \text{kbps} \times 50\% = 39.88 \, \text{kbps} \approx 40 \, \text{kbps}\)

本题选 C。

35. 若主机H2向主机H4发送1个数据帧，主机H4向主机H2立即发送一个确认帧，则除H4外，从物理层上能够收到该确认帧的主机还有（ ）。

选项： A. 仅H2 B. 仅H3 C. 仅H1、H2 D. 仅H2、H3

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解答：

交换机在接收到数据帧时，会进行自学习并记录源地址与端口的映射，之后根据目标地址进行数据帧的转发。具体分析如下：

  1. 主机H2向主机H4发送数据帧：

    • 通过交换机（Switch）传输，交换机根据源MAC地址学习到H2的MAC地址与交换机端口的映射。

  2. 主机H4向主机H2发送确认帧：

    • 主机H4向主机H2发送确认帧时，该确认帧首先经过Hub（Hub是广播设备），所以确认帧会从Hub的所有端口广播。
    • Hub广播确认帧给所有连接的设备，包括H2、H3和交换机。
    • 交换机接收到确认帧后，会进行自学习，更新转发表，并根据目标MAC地址（H2）转发确认帧到H2。

因此，除了H4外，从物理层上能够收到确认帧的主机还有H2和H3。

本题选 D。

36. 若Hub再生比特流过程中，会产生1.535μs延时，信号传播速度为200m/μs，不考虑以太网帧的前导码，则H3与H4之间理论上可以相距的最远距离是（ ）。

选项： A. 200 m B. 205 m C. 359 m D. 512 m

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解答：

首先，考虑100Base-T的Hub，其传输速率为100 Mbps。

计算步骤：

  1. 最短帧长： 以太网帧的最短帧长为 64B，即 512 bit。

  2. 争用期计算： 争用期是指在传输过程中，发送方必须等待接收方确认已收到数据才能继续发送。 争用期的计算公式为： \(2 \tau = \frac{\text{最短帧长}}{\text{数据传输速率}}\) \(2 \tau = \frac{512 \, \text{bit}}{100 \, \text{Mbps}} = 5.12 \, \mu s\) 因此，单程时延 \(\tau = \frac{5.12}{2} = 2.56 \, \mu s\)。

  3. 单程传播时延计算： 单程传播时延 = Hub再生比特流时延 + 无Hub单程传播时延。 已知Hub再生比特流时延为1.535μs， 无Hub单程传播时延 = 2.56μs - 1.535μs = 1.025μs。

  4. 最远距离计算： 最远距离 = 信号传播速度 × 无Hub单程传播时延 \(\text{最远距离} = 200 \, \text{m/μs} \times 1.025 \, \mu s = 205 \, \text{m}\)

本题选 B。

37. 假设R1、R2、R3采用RIP协议交换路由信息，且均已收敛。若R3检测到网络201.1.2.0/25不可达，并向R2通告一次新的距离向量，则R2更新后，其到达该网络的距离是（ ）。

选项： A. 2 B. 3 C. 16 D. 17

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解答：

本题考察RIP协议的工作原理，特别是网络故障后的收敛过程。RIP协议使用跳数作为距离度量，最大跳数为16，表示不可达。

分析过程：

  1. 初始状态：

    • R3的路由表中，网络201.1.2.0/25的距离为有效值（假设为正常距离）。
    • 当R3检测到网络201.1.2.0/25不可达时，它将该网络的距离更新为16（不可达）。
    • R3将这一信息通过RIP协议发送给R2。

  2. R2接收到R3的更新： R2接收到R3的更新后，将201.1.2.0/25的距离更新为16，表示通过R3无法到达该网络。

  3. R2接收到R1的更新： 此时，R2还会接收到R1的更新，假设R1到网络201.1.2.0/25的距离为2。 根据RIP的工作原理，R2会更新到该网络的距离为： \(\text{R2到201.1.2.0/25的距离} = \text{R1到201.1.2.0/25的距离} + 1 = 2 + 1 = 3\)

本题选 B。

38. 假设连接R1、R2和R3之间的点对点链路使用201.1.3.x/30地址，当H3访问Web服务器S时，R2转发出去的封装HTTP请求报文的IP分组的源IP地址和目的IP地址分别是（ ）。

选项： A. 192.168.3.251，130.18.10.1 B. 192.168.3.251，201.1.3.9 C. 201.1.3.8，130.18.10.1 D. 201.1.3.10，130.18.10.1

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解答：

  1. H3到R2的源和目的IP地址： H3的IP地址为192.168.3.251，目的地址为Web服务器S的IP地址130.18.10.1。 因此，从H3发出的IP分组的源IP地址是192.168.3.251，目的IP地址是130.18.10.1。
  2. NAT转换： 当H3的HTTP请求到达R2时，R2会进行NAT地址转换，将H3的私有IP地址（192.168.3.251）替换为R2的公网IP地址，R2的外部接口L0的IP地址是201.1.3.10。
  3. R2转发的IP分组： R2转发出去的IP分组的源IP地址为R2的公网IP地址201.1.3.10，目的IP地址仍为Web服务器S的IP地址130.18.10.1。

本题选 D。

39. 假设H1与H2的默认网关和子网掩码均分别配置为192.168.3.1和255.255.255.128，H3与H4的默认网关和子网掩码均分别配置为192.168.3.254和255.255.255.128，则下列现象中可能发生的是（ ）。

选项： A. H1不能与H2进行正常IP通信 B. H2与H4均不能访问Internet C. H1不能与H3进行正常IP通信 D. H3不能与H4进行正常IP通信

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解答：

  1. H1与H2的子网： H1的IP地址为192.168.3.2，子网掩码255.255.255.128。 H2的IP地址为192.168.3.3，子网掩码同为255.255.255.128。 H1与H2都位于同一子网（192.168.3.0/25），所以H1和H2可以正常通信。
  2. H3与H4的子网： H3的IP地址为192.168.3.251，子网掩码255.255.255.128。 H4的IP地址为192.168.3.252，子网掩码同为255.255.255.128。 H3与H4也位于同一子网（192.168.3.128/25），所以H3和H4可以正常通信。
  3. H1与H3的通信： H1的默认网关为192.168.3.1，H3的默认网关为192.168.3.254。 H1和H3位于不同的子网（192.168.3.0/25 和 192.168.3.128/25）。 H1和H3之间的通信需要通过默认网关，而192.168.3.1（H1的网关）未在网络拓扑中出现，无法确定H1和H3之间的连接是否正常。 因此，可能H1不能与H3进行正常IP通信。
  4. H2与H4访问Internet： H2的默认网关为192.168.3.1，H4的默认网关为192.168.3.254。 根据题目，H3与H4的默认网关配置是正确的，且H3与H4在同一子网，因此H4可以访问Internet。但无法确认H2是否能访问Internet，因为H2的网关未在网络拓扑图中给出，无法判断H2是否能通过网关正常访问Internet。

本题选 C。

40. 假设所有域名服务器均采用迭代查询方式进行域名解析。当H4访问规范域名为www.abc.xyz.com的网站时，域名服务器201.1.1.1在完成该域名解析过程中，可能发出DNS查询的最少和最多次数分别是（ ）。

选项： A. 0，3 B. 1，3 C. 0，4 D. 1，4

解答：

  1. 最少查询次数： 在迭代查询中，域名服务器会逐步向根域名服务器、顶级域名服务器和权威域名服务器查询域名的解析记录。 最少的情况是域名服务器201.1.1.1的缓存中已经存在www.abc.xyz.com的IP地址记录，因此它无需向其他服务器发起查询。这种情况下，DNS查询的最少次数为0次。

  2. 最多查询次数： 如果所有与www.abc.xyz.com相关的记录都不在各个服务器的缓存中，域名服务器201.1.1.1需要向以下服务器发出查询：

    • 根域名服务器
    • 顶级域名服务器（例如com）
    • 权威域名服务器（例如xyz.com）
    • 权威域名服务器（例如abc.xyz.com）

    因此，在最坏情况下，域名服务器201.1.1.1需要发出4次迭代查询，分别向根服务器、顶级域名服务器、xyz.com的权威服务器和abc.xyz.com的权威服务器查询，最终得到www.abc.xyz.com的IP地址。

本题选 C。

41. 假设题33～41图中的H3访问Web服务器S时，S为新建的TCP连接分配了20 KB (K=1 024) 的接收缓存，最大段长MSS=1 KB，平均往返时间RTT=200 ms。H3建立连接时的初始序号为100，且持续以MSS大小的段向S发送数据，拥塞窗口初始阈值为32 KB；S对收到的每个段进行确认，并通告新的接收窗口。假定TCP连接建立完成后，S端的TCP接收缓存仅有数据存入而无数据取出。请回答下列问题。

(1) 在TCP连接建立过程中，H3收到的S发送过来的第二次握手TCP段的SYN和ACK标志位的值分别是多少？确认序号是多少？

答案：

  • SYN标志位 = 1，表示是第二次握手，S端正在响应H3发起的连接请求。
  • ACK标志位 = 1，表示S端确认H3的SYN段。
  • 确认序号 = 101，H3的初始序号为100，因此确认序号是100+1=101。

(2) H3收到的第8个确认段所通告的接收窗口是多少？此时H3的拥塞窗口变为多少？H3的发送窗口变为多少？

答案：

  • 接收窗口 = 12 KB，因为S端的TCP接收缓存是20 KB，H3已发送了8 KB的数据，剩余的接收窗口是20 KB - 8 KB = 12 KB。
  • 拥塞窗口 = 9 KB，在慢开始阶段，每收到一个确认，拥塞窗口增加1 MSS，即当前拥塞窗口是之前的拥塞窗口加上1 KB的MSS，最初拥塞窗口为8 KB，所以此时拥塞窗口为8 KB + 1 KB = 9 KB。
  • 发送窗口 = 9 KB，发送窗口是拥塞窗口和接收窗口的最小值，即min(9 KB, 12 KB) = 9 KB。

(3) 当H3的发送窗口等于0时，下一个待发送的数据段序号是多少？H3从发送第1个数据段到发送窗口等于0时刻为止，平均数据传输速率是多少（忽略段的传输延时）？

答案：

  • 下一个待发送的数据段序号 = 20581，根据已发送的数据量20 KB和初始序号100，第21个数据段的序号是100 + 20480 = 20581。
  • 平均数据传输速率 = 163.84 bps，从发送第1个数据段到发送窗口为0时，共经过5个RTT（1秒），传输了20 KB的数据，因此平均数据传输速率为： \[ \text{速率} = \frac{20 \times 1024 \times 8 \, \text{bit}}{1 \, \text{s}} = 163.84 \, \text{bps} \]

(4) 若H3与S之间通信已经结束，在t时刻H3请求断开该连接，则从t时刻起，S释放该连接的最短时间是多少？

答案：

  • 释放连接的最短时间是1.5 RTT，因为TCP连接的释放需要进行四次挥手，每次挥手需要经历0.5 RTT，因此最短释放时间为3次挥手×0.5 RTT = 1.5 RTT。
  • 因此，1.5 RTT = 1.5 × 200 ms = 300 ms。