2023-2024学年上学期期末

2023-2024学年上学期期末试卷（A）（含答案）

一、单项选择题（本大题共 15 小题，每小题 2 分，共 30 分）

当一台主机从一个网络移到另一个网络时，以下说法正确的是（）。

A. 必须改变它的 IP 地址和 MAC 地址

B. 必须改变它的 IP 地址，但不需改动 MAC 地址

C. 必须改变它的 MAC 地址，但不需改动 IP 地址

D. MAC 地址、IP 地址都不需改动

答案：
B
下列设备中，能够分隔广播域的是（）。

A. 集线器

B. 交换机

C. 路由器

D. 中继器

答案：
C
使用 web 浏览器访问华东师范大学主页时（假设主机需要查找域名所对应 IP 地址），不会使用到的协议是（）。

A. TCP

B. UDP

C. HTTP

D. SMTP

答案：
D
一个网段的网络号为 198.90.10.0/27，最多可以分成（）个子网，每个子网最多具有（）个有效的 IP 地址。（注：除去全 0 和全 1）。

A. 8，30

B. 4，30

C. 16，32

D. 8，32

答案：
A
下列关于 ICMP 报文的说法，错误的是？（）。

A. ICMP 报文封装在数据链路层帧中发送

B. ICMP 报文用于报告 IP 数据报发送错误

C. ICMP 报文封装在 IP 数据报中发送

D. ICMP 报文本身出错将不再处理

答案：
A
关于 IPv6 地址 1A22:120D:0000:0000:72A2:0000:0000:00C0 的表示中错误的是（）。

A. 1A22:120D::72A2:0000:0000:00C0

B. 1A22:120D::72A2:0:0:C0

C. 1A22::120D::72A2::00C0

D. 1A22:120D:0:0:72A2::C0

答案：
C
流量控制的主要目的是（）。

A. 防止发送主机缓冲区溢出

B. 防止接收主机缓冲区溢出

C. 防止路由器缓冲区溢出

D. 以上都对

答案：
B
ARP 的功能是（）。

A. 根据 IP 地址查询 MAC 地址

B. 根据 MAC 地址查询 IP 地址

C. 根据域名查询 IP 地址

D. 根据 IP 地址查询域名

答案：
A
某路由表中有转发接口相同的 4 条路由表项，其目的网络地址分别是 35.230.32.0/21、35.230.40.0/21、35.230.48.0/21 和 35.230.56.0/21，将该 4 条路由聚合后的目的网络地址为（）。

A. 35.230.0.0/19

B. 35.230.0.0/20

C. 35.230.32.0/19

D. 35.230.32.0/20

答案：
C
下列路由协议中，（）用于自治系统之间的路由选择。

A. OSPF

B. RIP

C. ICMP

D. BGP

答案：
D
如果无类地址块中的一个地址是 12.2.2.76/27，该无类地址块的第一个地址是（）。

A. 12.2.2.0

B. 12.2.2.32

C. 12.2.2.64

D. 以上均不正确

答案：
C
在回退 N 帧协议中，如果序列号的位数 5，则发送窗口的最大尺寸和接收窗口的最大尺寸分别为（）。

A. 31，1

B. 16，16

C. 31，16

D. 16，1

答案：
A
香农定理定义了有噪声信道的网络传输速率的理论极限值，假设 S 为信号功率，N 为噪声功率，带宽为 B（Hz），则根据香农定理，最大数据传输速率（信道容量）为（）。

A. $B * \log_2(1+S/N)$

B. $2B * \log_2(1+S/N)$

C. $B * \log_{10}(1+S/N)$

D. $2B * \log_{10}(1+S/N)$

答案：
A
向具有 700 字节 MTU 的一条链路发送一个 2400 字节的 IP 分组。最后一个分片的总长度为（）字节。

A. 340

B. 360

C. 680

D. 700

答案：
B
两个主机之间的距离是 L 千米，帧长为 K 比特，传播时延为 t 秒/千米，它们之间的信道容量为 R 比特/秒，假设处理时延可以忽略，那么当使用滑动窗口协议时，使得传输效率最大化的窗口是（）。

A. $\frac{2LtR+K}{K}$

B. $\frac{2LtR}{K}$

C. $\frac{2LtR+2K}{K}$

D. $\frac{2LtR+K}{2K}$

答案：
A

二、填空题（每空 1 分，共 10 分）

IPv4、IPv6、MAC 地址的长度分别为 ________ 比特、________ 比特、________ 比特。

答案：
32；128；48
Ethernet 采用的媒体访问控制方式是 ________。

答案：
CSMA/CD
动态路由协议主要包括两大类：距离矢量路由协议和 ________。其中 ________ 的路由生成算法的典型代表是 Bellman-Ford 算法，而 ________ 主要通过 Dijkstra 算法来生成最佳路由路径。

答案：
链路状态路由协议；距离矢量路由协议；链路状态路由协议
媒体访问协议中可以实现无冲突的协议有：Token Ring、________ 和 Binary Countdown。

答案：
Bitmap
两个站采用 CSMA/CD 协议传输数据，假设每个报文长度为 L，传输速率为 B，两站距离为 D，介质传播速度为 V，为了能够检测到冲突，需要满足的条件为：________。

答案：
$L/B \ge 2D/V$

三、计算题（本大题共 4 小题，共 27 分）

（6 分）已知循环冗余码的生成多项式是 $G(x)=x^4+x+1$ ，要发送的数据为 1101011011。请问：

1）数据后面添加的 CRC 校验位是多少？请给出计算过程。（2 分）

2）若数据在传输过程中最后一个 1 变成了 0，问接收端能否发现？（2 分）

3）若数据在传输过程中最后两个 1 变成了 0，问接收端能否发现？（2 分）

答案：
1）除数：10011 被除数：1101011011 0000，则余数为：1110，即 CRC 校验码为 1110。则发送码：1101011011 1110。
2）若最后一个变为 0，则 1101011010 1110/10011（模 2 除法）得余数为 0011，余数不为 0，故接收端可以发现。
3）若最后两个成为 0，则 1101011000 1110/10011（模 2 除法）得余 0101，余数不为 0，故接收端可以发现。
（6 分）某个网络地址块 192.168.75.0 中有 5 台主机 A、B、C、D 和 E，A 主机的 IP 地址为 192.168.75.18，B 主机的 IP 地址为 192.168.75.146，C 主机的 IP 地址为 192.168.75.158，D 主机的 IP 地址为 192.168.75.161，E 主机的 IP 地址为 192.168.75.173，共同的子网掩码是 255.255.255.240。请回答：

1）5 台主机 A、B、C、D、E 分属几个网段？（2 分）哪些主机位于同一网段？（2 分）

2）若要加入第 6 台主机 F，使它能与主机 A 属于同一网段，其 IP 地址范围是多少？（注：除去全 0 和全 1）（2 分）

答案：
1）共同的子网掩码为 255.255.255.240，表示前 28 位为网络号，同一网段内的 IP 地址具有相同的网络号。主机 A 的网络 192.168.75.16；主机 B 的网络 192.168.75.144；主机 C 的网络 192.168.75.144；主机 D 的网络 192.168.75.160；主机 E 的网络 192.168.75.160。因此 5 台主机 A、B、C、D、E 分属 3 个网段：主机 B 和主机 C 在一个网段，主机 D 和主机 E 在一个网段，主机 A 在一个网段。
2）192.168.75.17 - 192.168.75.30，且不能为 192.168.75.18。
（6 分）某通信子网拓扑结构如下图所示，每条链路上的数字表示链路开销。请回答以下几个问题。该网络采用链路状态路由算法，请使用 Dijkstra 算法计算 A 节点到其他所有节点的最短路径。（请以表格的形式描述算法的计算过程）

答案：
每个 1 分。
（9 分）考虑如下子网，V1, V2, V3, V4, V5 为路由器，采用距离矢量路由算法。假设每个节点初始时知道到它的每个邻居的距离。请回答以下问题：

1）给出节点 V2，V3 和 V5 三个节点的初始距离向量。（3 分）

2）当 V5 收到来自邻居节点 V2 和 V3 的距离向量以后，请问 V5 如何更新自己的距离向量和下一跳？（3 分）

3）假设 V3 和 V5 间链路断开，分析 V2 路由器的路由表中存储的 V2 到 V5 的距离的变化过程。（2 分）

4）在 V3 和 V5 间链路断开一段时间后，进一步假设 V2 和 V5 间链路也断开，分析 V2 路由器在构造路由表，生成 V2 到 V5 的距离时会出现什么问题？（1 分）

答案：
1）每行 1 分，共 3 分。
v1 v2 v3 v4 v5
v2 1 0 3 无穷 6
v3 无穷 3 0 3 2
v5 无穷 6 2 无穷 0
2）每行 1.5 分，共 3 分。
v1 v2 v3 v4 v5
v5 7 5 2 5 0
下一跳 v2 v3 v3 v3 v5
3）所有路由器/节点重新查找到 V5 的路径。所有路由器通过 V2 到 V5。路由器 V2 到 V5 的距离为 6。（2 分）
4）会出现“无穷计算问题”。（1 分）

	v1	v2	v3	v4	v5
v2	1	0	3	无穷	6
v3	无穷	3	0	3	2
v5	无穷	6	2	无穷	0

	v1	v2	v3	v4	v5
v5	7	5	2	5	0
下一跳	v2	v3	v3	v3	v5

四、综合分析题（本大题共 2 题，共 33 分）

（15 分）主机 1 和主机 2 之间的一个 TCP 连接经历了下图所示的拥塞窗口变化，请回答以下问题：

（1）指出该 TCP 连接属于拥塞避免阶段的时间间隔。（2 分）

（2）分别指出第 9 个传输轮次之后拥塞窗口变化的原因，以及第 14 个传输轮次之后拥塞窗口变化的原因。（2 分）

（3）第 1、10、15 个传输轮次里慢启动阈值（ssthresh）的值分别为多少，并说明理由？（3 分）

（4）如果没有任何报文丢失，第 19 个传输轮次的拥塞窗口大小是多少？（2 分）

（5）假设主机 1 和主机 2 新建一个 TCP 连接，主机 1 的拥塞控制初始阈值是 32KB，主机 1 向主机 2 始终以 MSS = 1KB 大小的段发送数据，并一直有数据发送。主机 2 为该连接分配 16KB 接收缓存，并对每个数据段进行确认。忽略段传输延迟，若主机 2 接收的数据全部存入缓存没有被取走，试问主机 1 从连接建立成功时刻起，未发送超时的情况下，经过 1RTT、2RTT、3RTT 和 4RTT 后的发送窗口大小分别为多少？（注：发送窗口大小由拥塞窗口大小和接收窗口大小共同决定）（6 分）
答案：
1）[5, 9]，[10, 14]。（每项 1 分，共 2 分）
2）第 9 个：通过三个冗余 ACK 检测到了报文的丢失。
第 14 个：根据定时器超时检测到了报文的丢失。
（每项 1 分，共 2 分）
3）第 1 个：16，因为拥塞窗口超过 16 个报文段以后进入了拥塞避免阶段。
第 10 个：10，因为遇到报文丢失时，ssthresh 由之前的拥塞窗口减半， $20/2=10$ 。
第 15 个：7，因为遇到报文丢失时，ssthresh 由之前的拥塞窗口减半， $14/2=7$ 。
（每项 1 分，共 3 分）
4）第 18 个传输轮次窗口为 7，因为新的 ssthresh 为 7；第 19 个传输轮次窗口为 8，因为进入了拥塞避免阶段。（2 分）
5）计算过程如下：
- 经过 1 个 RTT 后，第二次发送时，rwnd = 15KB，cwnd = 2KB，发送窗口取较小值：2KB。（1.5 分）
- 经过 2 个 RTT 后，第三次发送时，rwnd = 13KB，cwnd = 4KB，发送窗口取较小值：4KB。（1.5 分）
- 经过 3 个 RTT 后，第四次发送时，rwnd = 9KB，cwnd = 8KB，发送窗口取较小值：8KB。（1.5 分）
- 经过 4 个 RTT 后，第五次发送时，rwnd = 1KB，cwnd = 16KB，发送窗口取较小值：1KB。（1.5 分）

（18 分）网络结构如下图所示，回答以下问题。

第2题网络结构图

1）主机 C 向主机 D 发送一个 IP 分组，主机 C 将请求路由器帮助转发该分组吗？为什么？（2 分）

2）请填写下面表格中不同场景下的以太网帧的源和目的 IP、源和目的 MAC 地址分别是什么？（3 分）

数据帧	源 IP 地址	目的 IP 地址
A 发送给 B	192.168.1.1	192.168.1.2
A 发送给 D（192.168.1.0 网络中）	192.168.1.1	172.16.2.2
A 发送给 D（172.16.2.0 网络中）	192.168.1.1	172.16.2.2

3）主机 C 向主机 B 发送一个 IP 分组，假设主机 C 的 ARP 表为空，路由器的 ARP 表是最新的，请描述发生在子网 172.16.2.0/24 内部的 ARP 相关步骤。（2 分）

4）假设 192.168.1.0 网络的 MTU 值为 1500 字节，172.16.2.0 网络的 MTU 值为 512 字节。如果主机 A 发送一个报文给主机 D，其报文头的字段值如下图所示。请问，路由器是否会对该报文进行分片？如果需要分片，请计算出分片数量，并给出每个分片的属性（包括分片大小、序列号、offset 值、MF 值）。如果不需要分片，请给出原因。（5 分）

第2题报文头1

5）如果主机 A 又发送一个报文给主机 D，其报文头的字段值如下图所示。请问，路由器是否会对该报文进行分片？如果需要分片，请计算出分片数量，并给出每个分片的属性（包括分片大小、序列号、offset 值、MF 值）。如果不需要分片，请给出原因。（3 分）

第2题报文头2

6）假设主机 A 向主机 D 发送的 IP 分组报文头的字段值（10 进制）如下图所示。

i）请计算该报文 Options 域填充的字节数是多少？（1 分）

ii）该报文的第一个字节和最后一个字节的编号是多少？（2 分）

第2题报文头3

答案：

1）不需要（1 分），因为 C 和 D 同属于一个局域网。（1 分）

2）（每项 0.5 分，共 3 分）

数据帧	源 IP 地址	源 MAC 地址	目的 IP 地址	目的 MAC 地址
A 发送给 B	192.168.1.1	11-11-11-11-11-11	192.168.1.2	33-33-33-33-33-33
A 发送给 D（192.168.1.0 网络中）	192.168.1.1	11-11-11-11-11-11	172.16.2.2	55-55-55-55-55-55
A 发送给 D（172.16.2.0 网络中）	192.168.1.1	66-66-66-66-66-66	172.16.2.2	44-44-44-44-44-44

3）C 要查询 172.16.2.3 的 MAC 地址，C 用一个以太网广播帧发送一个 ARP 请求分组。（1 分）

路由器收到请求以后，用一个以太网帧发送给 C 一个 ARP 响应分组，其中包含 172.16.2.3 的 MAC 地址 66-66-66-66-66-66。该以太网帧的目的地址为 33-33-33-33-33-33。（1 分）

4）需要分片。（1 分）

512 字节 - 20 字节头 = 492 字节，但是 492 字节 mod 8 != 0，所以取 488 字节作为分片后的 IP 报文数据域长度。分片后的每个报文长度为 488+20=508 字节。

1480 字节/488 字节 ≈ 4，所以需要 4 个分片，每个分片大小及序列号如下：

Fragment 1：分片大小为 508 字节（488 字节数据域+20 字节头），序列号为 12342，Offset 为 0，MF flag 为 1；
Fragment 2：分片大小为 508 字节（488 字节数据域+20 字节头），序列号为 12342，Offset 为 61，MF flag 为 1；
Fragment 3：分片大小为 508 字节（488 字节数据域+20 字节头），序列号为 12342，Offset 为 122，MF flag 为 1；
Fragment 4：分片大小为 36 字节（16 字节数据域+20 字节头），序列号为 12342，Offset 为 183，MF flag 为 0；

（每个 1 分，共 4 分）

5）不需要分片。（1 分）

理由：当路由器收到该数据报文时，会对其 TTL 值减 1。该数据报文的 TTL 将会变为 0，所以，路由器将会直接丢弃到该报文。不需要进行分片。（2 分）

6）问题 i：因为头部长度字段为 8，即头部长度为 32 字节，因此，Options 域填充的字节数为 32 字节 - 20 字节 = 12 字节。（1 分）

问题 ii：头部长度为 32 字节，分组总长度为 100 字节，因此 payload/数据域的长度为 68 字节。另外，偏移位（Offset）值为 100，即该分组的第一个字节编号为 800，则最后一个字节的编号为 867。（2 分）