2020年408真题计算机网络篇

选择题

33. 下图描述的协议要素是（ ）。

选项： A. 仅 I B. 仅 II C. 仅 III D. I、II 和 III

答案： C. 仅 III

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解释： 网络协议的三要素包括：

  • I. 语法（Syntax）：定义数据格式和结构，如比特顺序、字段结构。
  • II. 语义（Semantics）：定义控制信息的含义以及如何响应。
  • III. 时序（Timing）：定义事件的顺序和速率，比如谁先发，何时应答。

题目中图示是时序图（发送方和接收方的消息交换随时间变化展开），重点强调消息的发送与接收顺序、时间流转等时序信息，而不是数据格式或含义。

因此，图仅表达“时序”要素，正确选项为 C。

34. 下列关于虚电路网络的叙述中，错误的是（ ）。

选项： A. 可以确保数据分组传输顺序 B. 需要为每条虚电路预分配带宽 C. 建立虚电路时需要进行路由选择 D. 依据虚电路号 (VCID) 进行数据分组转发

答案： B. 需要为每条虚电路预分配带宽

解释：

  • A 正确：虚电路中，所有分组都沿固定路径传输，顺序一致，因此可确保传输顺序。
  • B 错误：虚电路是逻辑连接，不是物理连接，不必为每条虚电路预分配固定带宽。多个虚电路可以共享一条链路的带宽，网络资源按需动态使用。
  • C 正确：建立虚电路时必须决定从源到目的地的路径，即进行一次性路由选择。
  • D 正确：数据分组中包含虚电路号（VCID），中间路由器根据 VCID 进行转发，而非根据完整地址。

因此，错误的选项是 B。

35. 在下图所示的网络中，冲突域和广播域的个数分别是（ ）。

选项： A. 2，2 B. 2，4 C. 4，2 D. 4，4

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答案： C. 4，2

解释：

理解关键点如下：

  • 冲突域（Collision Domain）：

    • 集线器（Hub）不会划分冲突域，多个端口共享一个冲突域。
    • 交换机（Switch）每个端口划分一个冲突域。
    • 路由器（Router）也划分冲突域。

  • 广播域（Broadcast Domain）：

    • 路由器可以划分广播域。
    • 集线器和交换机不能划分广播域，广播帧会在它们之间扩散。

若图中结构是： 【主机 — 交换机】连接若干主机，再通过路由器连接另一个【主机 — 交换机】网络。 则整个网络由 2 个路由器接口隔开成 2 个广播域，而交换机有 4 个端口连接不同主机，所以有 4 个冲突域。

正确答案：C（4 个冲突域，2 个广播域）

36. 假设主机甲采用停-等协议向主机乙发送数据帧，数据帧长与确认帧长均为 1000 B，数据传输速率是 10 kbps，单向传播延时是 200 ms。则甲的最大信道利用率为（ ）。

选项： A. 80% B. 66.7% C. 44.4% D. 40%

答案： D. 40%

解释：

停-等协议（Stop-and-Wait Protocol）：发送方每次只能发送一帧数据，必须等待确认帧返回后再发送下一帧。

计算步骤：

  1. 数据帧长度： \(1000 \text{ B} = 8000 \text{ bits}\)

  2. 信道带宽（速率）： \(10 \text{ kbps} = 10 \times 10^3 \text{ bits/s}\)

  3. 传输时间（发送一帧所需时间） \(t_1 = \frac{8000}{10 \times 10^3} = 0.8 \text{ s} = 800 \text{ ms}\)

  4. 单向传播时延： \(200 \text{ ms}\)

  5. 确认帧长度 = 数据帧长度（1000 B），所以确认帧传输时间也为 800 ms

  6. 一个完整周期 T = 发送 + 往返传播 + 接收确认帧时间 \(T = 800 + 400 + 800 = 2000 \text{ ms}\)

  7. 最大信道利用率 U = 发送时间 / 总周期时间 = 800 / 2000 = 0.4 = 40%

正确答案：D（40%）

37. 某 IEEE 802.11 无线局域网中，主机 H 与 AP 之间发送或接收 CSMA/CA 帧的过程如下图所示。在 H 或 AP 发送帧前所等待的帧间间隔时间 (IFS) 中，最长的是（ ）。

选项： A. IFS1 B. IFS2 C. IFS3 D. IFS4

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答案： A. IFS1

解释：

在 IEEE 802.11 协议中，帧间间隔 IFS（InterFrame Space） 用于在不同类型帧之间设置不同的发送优先级。常见的帧间间隔有以下几种：

  • SIFS (Short InterFrame Space)：

    • 最短的帧间间隔。
    • 用于高优先级控制帧，如 ACK、CTS、数据分片之间等。
    • 优先级最高。

  • DIFS (DCF InterFrame Space)：

    • 比 SIFS 更长。
    • 用于发送普通数据帧、管理帧。
    • 优先级低于 SIFS。

根据题干描述和图示：

  • IFS1 是主机在发送数据帧前的等待时间，对应 DIFS（最长）。
  • IFS2、IFS3、IFS4 是发送控制帧如 ACK、CTS 等前的等待时间，对应 SIFS（较短）。

因此，IFS1 最长。

正确答案：A

38. 若主机甲与主机乙已建立一条 TCP 连接，最大段长 (MSS) 为 1 KB，往返时间 (RTT) 为 2 ms，则在不出现拥塞的前提下，拥塞窗口从 8 KB 增长到 32 KB 所需的最长时间是（ ）。

选项： A. 4 ms B. 8 ms C. 24 ms D. 48 ms

答案： D. 48 ms

解释：

TCP 拥塞控制有两种主要算法：

  1. 慢开始（Slow Start）： 拥塞窗口（cwnd）每个 RTT 加倍，指数增长。
  2. 拥塞避免（Congestion Avoidance）： 拥塞窗口每个 RTT 仅增加 1 MSS，线性增长。

题目条件：“在不出现拥塞的前提下，所需最长时间”，意味着我们要考虑 最慢增长情况 —— 即拥塞避免算法（最保守增长）。

  • 初始 cwnd = 8 KB
  • 目标 cwnd = 32 KB
  • 增长量 = \(32 \text{KB} - 8 \text{KB} = 24 \text{KB}\)
  • 拥塞避免每个 RTT 增加 1 KB（即 1 MSS）
  • 所需时间 = \(24 \text{KB} ÷ 1 \text{KB/RTT} = 24 \text{RTT}\)
  • RTT = 2 ms
  • 总时间 = \(24 × 2 \text{ms} = 48 \text{ms}\)

正确答案：D

39. 若主机甲与主机乙建立 TCP 连接时，发送的 SYN 段中的序号为 1000，在断开连接时，甲发送给乙的 FIN 段中的序号为 5001，则在无任何重传的情况下，甲向乙已经发送的应用层数据的字节数为（ ）。

选项： A. 4002 B. 4001 C. 4000 D. 3999

答案： C. 4000

解析：

在 TCP 协议中，每个报文段的序号指的是该段所包含数据的第一个字节的编号。

  • 发送 SYN 段会消耗一个序号。因此，真正应用层数据的起始序号是 1001。
  • FIN 段也占一个序号。因此，FIN 序号 5001 表示FIN 前最后一个数据字节的序号为 5000。

所以，发送的数据字节范围是： 1001 到 5000，总共有： \(5000 - 1001 + 1 = 4000\) 字节

因此，甲发送的应用层数据字节数为 4000 字节。

正确答案：C

40. 假设下图所示网络中的本地域名服务器只提供递归查询服务，其他域名服务器均只提供迭代查询服务；局域网内主机访问 Internet 上各服务器的往返时间 (RTT) 均为 10ms，忽略其他各种时延。若主机 H 通过超链接 http://www.abc.com/index.html 请求浏览纯文本 Web 页 index.html，则从点击超链接开始到浏览器接收到 index.html 页面为止，所需的最短时间与最长时间分别是（ ）。

选项： A. 10 ms，40 ms B. 10 ms，50 ms C. 20 ms，40 ms D. 20 ms，50 ms

答案： D. 20 ms，50 ms

解析：

  1. DNS 查询过程：

    • 最短情况：本地域名服务器已有缓存 → 无需向外查询 → 耗时 0 RTT
    • 最长情况：递归查询依次访问根域、.com 顶级域、abc.com 权威域名服务器 → 3 次迭代查询 = 3 RTT

  2. HTTP 请求过程（基于 TCP）：

    • TCP 三次握手需要 1 RTT（前两次握手）
    • 第三次握手可带 HTTP 请求，服务器响应需要 1 RTT
    • 共耗时：2 RTT

  3. 总耗时：

    • 最短时间：0 RTT（DNS） + 2 RTT（HTTP） = 2 RTT = 20 ms
    • 最长时间：3 RTT（DNS） + 2 RTT（HTTP） = 5 RTT = 50 ms

正确答案：D

IP

47.（9分）

某校园网有两个局域网，通过路由器 R1、R2 和 R3 互联后接入 Internet，S1 和 S2 为以太网交换机。局域网采用静态 IP 地址配置，路由器部分接口以及各主机的 IP 地址如下图所示（图略）。假设 NAT 转换表结构如下：

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问题 (1)：

为使 H2 和 H3 能够访问 Web 服务器（使用默认端口号），需要进行什么配置？

✅答案：

  • R3 需要配置 NAPT（端口复用 NAT），将 H2 和 H3 的私网地址及端口号映射到 R3 的公网地址（如 203.10.2.6）及不同的端口号。

    示例 NAT 表（NAPT 映射）：

    内网IP 内网端口 公网IP 公网端口
    192.168.1.2 1025 203.10.2.6 2843
    192.168.1.3 1025 203.10.2.6 2844

  • R2 需要配置静态 NAT Server，将 Web 服务器的私网地址 192.168.1.2:80 映射为 203.10.2.2:80，从而使外部访问者可通过公网地址访问内部 Web 服务。

    示例 NAT Server 表项：

    公网IP 公网端口 内网IP 内网端口
    203.10.2.2 80 192.168.1.2 80

问题 (2)：

若 H2 主动访问 Web 服务器时，将 HTTP 请求报文封装到 IP 数据报 P 中发送：

  • H2 发送的 P 的 源 IP 和目的 IP 是什么？
  • 经过 R3 转发后，P 的 源 IP 和目的 IP 是什么？
  • 经过 R2 转发后，P 的 源 IP 和目的 IP 是什么？

✅答案：

  • H2 发送时：

    • 源 IP：192.168.1.2（H2 的私网地址）
    • 目的 IP：203.10.2.2（Web 服务器的公网地址，由 NAT Server 设置）

  • R3 转发后（经过 NAPT 映射）：

    • 源 IP：203.10.2.6（R3 的公网地址）
    • 目的 IP：203.10.2.2（保持不变，指向 Web 服务器的 NAT 映射地址）

  • R2 转发后（经过 NAT Server 映射）：

    • 源 IP：203.10.2.6（保持 R3 的公网地址）
    • 目的 IP：192.168.1.2（Web 服务器的私网地址）

总结解析：

  • 本题主要考察了两种 NAT 的使用场景：

    • **NAPT（网络地址+端口转换）**用于内网主机出网访问。
    • **NAT Server（静态 NAT 映射）**用于外部访问内网服务器。

  • 报文转发路径中，NAT 设备会对 IP 地址进行相应替换，这正是 NAT 的核心功能。