这一年，计算机网络部分的全部考题都围绕该网络拓扑图进行。
第33题
- 在 OSI 参考模型中, R1、Switch、Hub 实现的最高功能层分别是()
A. 2、2、1
B. 2、2、2
C. 3、2、1
D. 3、2、2
本题考察路由器、以太网交换机、集线器各自实现的最高功能层是什么
题目给定R1是路由器，switch是交换机，HUB是集线器。
路由器是不同网络之间的互联设备，它实现了体系结构中的第一到第三层，即物理层，数据链路层。网络层。
以太网交换机是一个多端口的网桥，可将多台主机互联起来，形成一个交换式以太网，它实现了体系结构中的第一层和第二层，即物理层，数据链路层。
集线器是一个多端口的中继器。可将多台主机互联起来，形成一个共享总线式以太网。它只实现了体系结构中的第一层，即物理层。
第34题
- 若连接 𝑅2 和 𝑅3 链路的频率带宽为 8kHz, 信噪比为 30dB, 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()
A. 8kbps
B. 20kbps
C. 40kbps
D. 80kbps
通过题目中出现的带宽、信噪比、理论最大数据传输速率等关键词。我们应该立刻意识到，题目考察我们有关香农公式的知识。
首先，我们来回忆一下香农公式。香农公式给出了带宽受限且有高斯白噪声干扰的信道的极限信息传输速率。其具体内容为。c=W乘以以二为底，1+S/N的对数。其中c是信道的极限信息传输速率。W是信道带宽。S是信道内所传信号的平均功率。N是信道内的高斯噪声功率。S比N是信道比，使用分贝作为度量单位。从香农公式可以看出。信道带宽或信道中信噪比越大，信息的极限传输速率就越大。需要说明的是。在实际信道上能够达到的信息传输速率要比该公式的极限传输速率低不少。这是因为在实际信道中，信号还要受到其他一些损伤。如各种脉冲干扰。信号在传输中的衰减和失真等。这些因素在香农公式中并未考虑。
这是题目给定的信噪比。我们将其转换为无量纲的比值，可解得信噪比为1000。理论最大数据传输速率可以用香农公式来计算。将题目给定的信道带宽8000赫兹，以及上一步得出的信噪比代入香农公式。题目给定实际数据传输速率约为理论最大数据传输速率的50%。最终可计算出实际数据传输速率约为40k比特每秒。因此，本题的答案是选项c。香农公式和奈氏准则是信道极限容量的两个重要公式。
第35题
- 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()
A. 仅 H2
B. 仅 H3
C. 仅 H1、H2
D. 仅 H2、H3
本题考察集线器和交换机的区别。
题目给定主机h2给主机h4发送数据帧，主机h4收到后给主机h2发送确认帧。
我们来看看在上述过程中，交换机和集线器对接收到的帧转发的情况。主机h2给主机h4发送数据帧。该帧进入交换机后，交换机进行自学习和转发工作。自学习是指登记帧的源MAC地址和进入交换机的端口号。转发是指在帧转发表中查找目的MAC地址所在的转发条目。如果找到了，且转发条目中所指示的端口与真进入交换机的端口不同，则按转发条目中所指示的端口进行明确转发帧。若转发条目中所指示的端口与帧进入交换机的端口相同，则丢弃帧。若找不到匹配的转发条目。则从除帧进入交换机端口外的其他所有端口转发帧，也称为泛洪。由于题目并未给出交换机的真转发表，为了简单起见，我们假设交换机进行明确转发。集线器收到交换机转发来的该数据帧号。将该帧从自己的其他所有端口转发。这是因为集线器所实现的最高功能层只有物理层。它仅仅对信号进行中继，我们可将其看成是一个总线。
主机h4收到主机h2发来的数据帧后，给主机h2发送确认帧。该确认帧进入集线器后，将从集线器的其他所有端口转发，交换机收到集线器转发来的该确认帧号后，进行自学习和转发工作。由于交换机在之前主机h2给主机h4发送数据帧时，已经学习了主机h2的MAC地址以及它所对应的交换机端口。因此，交换机现在可将该确认帧从主机h2所对应的交换机端口明确转发给主机h2。综上所述，本题的答案是选项d。
第36题
- 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( )
A. 200m
B. 205m
C. 359m
D. 512m
本题考察以太网争用期的相关计算。
如图所示。这是题目给定的主机h3与主机h4使用100Base-T集线器互联成的总线式以太网。所使用的媒体接入控制方法为CSMA/CD。使用CSMA/CD的以太网规定了争用期为512比特的发送时间。本题中使用的是100Base-T集线器。其中的100表明，传输速率是100M比特每秒。因此，本题中以太网争用期为512比特，除以100M比特每秒。等于五点一二微秒。争用期包含信号端到端的传播时延和集线器双向再生比特流的时间。
如图所示。从图中可以看出，该以太网端到端的单程信号传播时延可计算如下。因此，题目要求给出的主机h3和h4之间的最远距离，就是要题目给定的信号传播速度。200米每微秒乘以该以太网端到端的单程信号，传播时延一点零二五微秒。结果为205米。因此，本题的答案是选项b
第37题
- 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()
A. 2
B. 3
C. 16
D. 17
本题考察路由信息协议RIP的相关知识。
如图所示。这是本题所涉及到的路由器R1 R2 R3以及相关网络。R1 R2 R3互为邻居路由器。他们之间采用rip协议交换路由信息，且均已收敛。从题目给定的r3检测到网络201.1.2.0/25不可达可知。该网络原先与r3是直连的。这是r3的路由表，里面记录有到达该直连网络的路由条目，目的网络就是该直连网络，rip距离为一，没有下一跳路由器。对于本题，各路由器路由表中除该网络外的其他路由条目，我们并不关心。这是路由器r1和r2各自的路由表，r1与该目的网络的rip距离为二，下一跳为路由器r3。r2与该目的网络的rip距离也为二，下一跳也为路由器r3。
题目给定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。因此r3将到达该网络的rip距离修改为16，表示该网络不可达，并立即向r2通告这条修改过的路由条目。而不是等待rip更新周期到时候再发送。而收到该通告后。修改自己到达该目的网络的距离为16。此时r2就知道了，无法通过r3到达该目的网络了。
根据题目给定的“则r2更新后”可知，之后r2收到了来自r1的rip更新报文，而r2听信了r1有关到达该目的网络的谣言，误认为可以通过r1到达该目的网络，rip距离为三。因此，本题的答案是选项b。
第38题
- 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()
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
本题考察网络地址转换NAT和无分类编址CIDR的相关知识。
如图所示，这是本题所涉及到的简化了的网络拓扑，使用私有地址192.168.3.251的主机H3要访问因特网中使用公有地址130.18.10.1的外部服务器S。h3需要通过路由器r2来转发去往s的IP分组。IP分组的源IP地址是h3的私有地址，而目的IP地址是s的公有地址。r2将该IP分组转发给r1，IP分组的目的IP地址仍是s的公有地址，但是源IP地址必须从原来的私有地址修改为一个公有地址。r2是具有网络地址转换功能的NAT路由器，它会将该IP分组源IP地址中的私有IP地址修改为自己L0接口的公有IP地址，并记录这段IP地址和公有IP地址的对应关系。
接下来的问题就是分析出r2的接口L0所分配的公有IP地址是什么？题目给定r1与r2之间的点对点链路所分配的地址块大小为/30。再结合r1与该链路接口的IP地址201.1.3.9就可推出r2接口L0的IP地址。斜线后面的数字30表示IP地址的前30个比特为网络前缀。剩余两个比特为主机号。
为了方便找出前30个比特，我们将IP地址左起第四个十进制数转换成八个二进制比特。这是30比特的网络前缀（蓝色部分），这是剩余两比特的主机号（绿色部分）。将网络前缀保持不变，主机号全部清零。就可得到源IP地址所在地址块中的最小地址。这是其点分十进制形式。将网络前缀保持不变。主机号全部置一就可得到源IP地址所在地址块儿中的最大地址。这是其点分十进制形式。比最小地址大一的地址就是该地址块中可分配给主机或路由器的最小地址。这是其点分十进制形式201.1.3.9。比最大地址小一的地址，就是该地址块中可分配给主机或路由器的最大地址。这是其点分十进制形式201.1.3.10。最小地址作为网络地址。最大地址作为广播地址。最小可分配地址已分配给了路由器r1。则剩余的最大可分配地址可分配给路由器r2的接口l0。综上所述，本题的答案是选项d。
第39题
- 若 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 和 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()
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
本题考察IP地址子网掩码默认网关IP数据报转发等相关知识。
我们来一起分析一下。这是题目给定的给各主机配置的子网掩码，这是给各主机配置的默认网关。
我们首先来看主机h1所在网络的网络地址。用主机h1的IP地址和子网掩码进行逻辑与运算，就可得到主机h1所在网络的网络地址。同理，可得主机h2、h3、h4各自所在网络的网络地址。从物理拓扑和IP地址配置看。h1与h2在同一网络中。它们之间可以进行正常IP通信。因此，选项a的描述错误。
h3，h4以及路由器r2的接口E1在另一个网络中。它们之间可以进行正常IP通信。因此选项d的描述错误。
h3与h4的默认网关都配置为了路由器r2。可以通过r2访问因特网。因此选项b的描述错误。
而h1与h2的默认网关并未在图中出现，它们无法与其他网络通信。因此选项c的描述正确。
第40题
- 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()
A. 0,3
B. 1,3
C. 0,4
D. 1,4
本题考察DNS迭代查询的相关知识。
这是题目给定的主机h4。他想要访问使用该域名的网站。就必须知道该域名所对应的IP地址。若h4的缓存中有该域名与IP地址的记录，则无需发出DNS查询。若主机的缓存中没有该域名与IP地址的记录，则向本地域名服务器递归查询。这是本地域名服务器。也就是图中IP地址为201.1.1.1的这台DNS服务器。h4向它发送DNS递归查询，若本地域名服务器查询不到，则需要进行一系列迭代查询。
本地域名服务器首先会向某个根域名服务器进行迭代查询。根域名服务器进行查询后，告知本地域名服务器下一步所要查询的顶级域名服务器，本地域名服务器向顶级域名服务器进行迭代查询，顶级域名服务器进行查询后，告知本地域名服务器下一步所要查询的权限域名服务器。本地域名服务器向权限域名服务器进行迭代查询，权限域名服务器进行查询后，告知本地域名服务器下一步所要查询的下一级权限域名服务器，本地域名服务器向下一级权限域名服务器进行迭代查询。下一级权限域名服务器进行查询后，将所查询到的IP地址告知本地域名服务器。本地域名服务器将查询结果告知主机h4。综上所述，本题的答案是选项c。有关域名系统DNS的详细介绍可参看以下相关视频课程。
第41题
- 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 20KB (K = 1024） 的接收缓存, 最大段长 MSS = 1KB, 平均往返时间 RTT = 200ms 。 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 32KB;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。
本题是对TCP协议的综合考察
(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?
我们来一起分析一下。这是TCP采用三报文握手建立连接的过程。本题中的主机h3作为TCP客户。而外部服务器S作为TCP服务器。这是TCP客户给TCP服务器发送的TCP连接请求（第一条）。这是TCP服务器给TCP客户发送的，针对TCP连接请求的确认（第二条）。这是TCP客户给TCP服务器发送的，针对TCP连接请求确认的确认（第三条）。这就是题目所问的s发送给h3的第二次握手TCP段（第二条），其首部中的同步标志位syn和确认标志位ack的取值都是一，表示这是一个针对TCP连接请求的确认。题目给定h3建立连接时的初始序号为100，也就是h3所发送的TCP连接请求报文段首部中序号字段的取值是100。TCP连接请求报文段不携带数据，但要消耗掉一个序号，因此S发送给h3的TCP连接请求确认报文段首部中确认号字段的取值为101。
需要注意的是，h3给S发送的针对TCP连接请求确认的普通确认报文段（第三条），其首部中的序号字段的值为101，这是因为h3给S发送的TCP连接请求报文段，其首部中的序号字段的取值为100，该报文段虽然不能携带数据载荷，但也要消耗掉一个序号，若h3给s发送的针对TCP连接请求确认的普通确认报文段不携带数据载荷，则该报文段不消耗序号。也就是说h3下一次发送的普通TCP数据报文段，其首部中的序号字段的取值仍为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?
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如图所示。这是题目给定的，以建立TCP连接的主机h3和外部服务器S。我们知道发送方的发送窗口SWND的取值。是从自己的拥塞窗口CWND的取值和接收方接收窗口RWND的取值中选小者。来看主机h3和外部服务器s建立TCP连接后的初始状态。为了简单起见，我们忽略题目给定的各已知量的单位KB。题目给定WEB服务器s为该连接分配的接收缓存为20。因此，外部服务器s接收窗口的初始值为20，这是主机h3发送窗口的初始值，这里的一是主机h3拥塞窗口初始值。也就是题目给定的一个最大报文段长度 MSS的值。这里的20是外部服务器s接收窗口的初始值，从这两个值中取小者。因此主机h3发送窗口的初始值为一。主机h3在未收到外部服务器s确认的情况下，可将序号落入发送窗口的所有数据，连续发送出去。
这是主机h3给外部服务器s发送的第一个TCP段，外部服务器s将该TCP段存入接收缓存。相应的将自己的接收窗口值减少为19，然后给主机h3发送针对该TCP段的确认。并在该确认中通告自己的接收窗口值。主机h3收到确认后，第一个传输轮次结束。也就是题目所给的第一个往返时间rtt结束。此时主机h3的拥塞窗口值增大到二，这是因为只收到了一个确认。WEB服务器s的接收窗口值减少为19。因此，主机h3的发送窗口值为二。
主机h3现在可以将序号落入发送窗口内的数据，连续发送出去。也就是发送第二和第三个TCP段。外部服务器s每收到一个TCP段，就给主机h3发送一个确认。至此，第二个传输轮次结束。在该传输轮次中，外部服务器s收到第二个TCP段号，将其存入接收缓存，相应的将自己的接收窗口值减少为18。然后给主机h3发送针对该TCP段的确认，并在该确认中通告自己的接收窗口值。主机h3收到该确认后，将拥塞窗口值增大到三，而WEB服务器s的接收窗口值减小为18。因此主机h3的发送窗口值为三。外部服务器s收到第三个TCP断号，将其存入接收缓存，相应的将自己的接收窗口值减少为17，然后给主机h3发送针对该TCP段的确认。并在该确认中通告自己的接收窗口值。主机h3收到该确认后，用塞窗口值增大到四。而外部服务器s的接收窗口值减少为17。因此，主机h3的发送窗口值为四。很显然，主机h3的拥塞窗口值在第二个传输轮次结束后按指数规律增大到四。
主机h3现在可以将序号落入发送窗口内的数据，连续发送出去。也就是发送第四到第七个TCP段。服务器s将这四个TCP段存入接收缓存。相应的将自己的接收窗口值减少为13。然后给主机h3发送相应的确认。并在确认中通告自己的接收窗口值。至此，第三个传输轮次结束。此时主机h3的拥塞窗口值按指数规律增大到八。而外部服务器s的接收窗口值减少为13。因此主机h3的发送窗口值为八。需要说明的是，为了简单起见，与第二个传输轮次相比，我们对第三个传输轮次的过程描述进行了简化。但原理不变。
主机h3现在可以将序号落入发送窗口内的数据连续发送出去。也就是发送第八到第15个TCP段。外部服务器s每收到一个TCP段，就给主机h3发送一个确认。至此，第四个传输轮次结束。在该传输轮次中，外部服务器s收到第八个TCP断号，将其存入接收缓存。相应的将自己的接收窗口值减少为12。
然后给主机h3发送针对该TCP段的确认。并在该确认中通告自己的接收窗口值。主机h3收到该确认后，用塞窗口值增大到九，而外部服务器s的接收窗口值减少为12。因此，主机h3的发送窗口值为九。至此，我们解答出了问题二。外部服务器s收到第15个TCP段号，将其存入接收缓存。相应的将自己的接收窗口值减少为五。然后给主机h3发送针对该TCP段的确认。并在该确认中通告自己的接收窗口值。
主机h3收到该确认后，用塞窗口值增大到16。而外部服务器s的接收窗口值减少为五。因此，主机h3的发送窗口值为五。很显然，主机h3的拥塞窗口值在第四个传输轮次结束后按指数规律增大到16。
(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）?
再来看问题三。我们接着之前的传输轮次继续进行。主机h3现在可以将序号落入发送窗口内的数据连续发送出去。也就是发送第16到第20个TCP段。外部服务器s将这五个TCP段存入接收缓存。相应的将自己的接收窗口值减少为零。然后给主机h3发送相应的确认。
并在确认中通告自己的接收窗口值。至此第五个传输轮次结束。此时主机h3的拥塞窗口值增大到21。而外部服务器s的接收窗口值减少为零。因此主机h3的发送窗口值为零。
很显然，当主机h3的发送窗口值为零时，主机h3已发送了20个TCP段。每个段的数据载荷部分为1k字节，也就是1024字节。这是主机h3发送的第一个TCP段，其首部中的序号字段的取值为101。这是在TCP连接建立阶段就已经确定的值。如果同学们忘记了，请回到问题一。序号字段的值指明了TCP段数据载荷的第一个字节的序号。由于数据载荷的长度为1024个字节。因此，该TCP段数据载荷的最后一个字节的序号为1124。
这是主机h3发送的第二个TCP段。由于主机h3发送的第一个TCP段的数据载荷的最后一个字节的序号为1124。因此，第二个段的数据载荷的第一个字节的序号为1125。相应的，其首部中序号字段的取值为1125。由于数据载荷的长度为1024字节。因此，该TCP段数据载荷的最后一个字节的序号为2148。以此类推，主机h3发送的第21个TCP段可计算如下。
主机h3从发送第一个数据段到发送窗口等于零时刻止，经过五个rtt。共发送了20个长度为1024字节的TCP段。因此，平均数据传输速率可计算如下。
(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?
这是TCP采用自报文挥手释放连接的过程。主机h3作为TCP客户，外部服务器S作为TCP服务器。
根据题目要求，为了使TCP服务器释放连接的时间最短，则在TCP服务器收到TCP客户发来的TCP连接释放请求时，也不再给TCP客户发送普通TCP数据报文段。而是立即发送TCP连接释放确认报文段。也就是说，图中TCP服务器的关闭等待状态和TCP客户的终止等待二状态。就不存在了。很显然TCP服务器经历一点五个rtt后即可进入关闭状态。
相应的时间计算如下。
