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2016 年全国硕士研究生入学统一考试计算机科学与技术学科联考计算机学科专业基础综合试题计算机网络部分试题解析一、单项选择题：第 1~40 小题，每小题 2 分，共 80 分。
2016 年全国硕士研究生入学统一考试
计算机科学与技术学科联考
计算机学科专业基础综合试题
计算机网络部分试题解析
一、单项选择题：第 1~40 小题，每小题 2 分，共 80 分。下列每题给出的四个选项中，只有一个选项最符合试题要求。
题 33~41 图
33. 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
【答案】C
【解析】集线器是一个多端口的中继器，它只实现了体系结构中的第 1 层，也就是物理层。以太网交换机是一个多端口的网桥，它实现了体系结构中的第 1 层和第 2 层，也就是物理层和数据链路层。路由器是网络层互连设备，它实现了体系结构中的第 1~3 层，也就是物理层、数据链路层以及网络层。题中 R1、Switch 和 Hub 分别是路由器、交换机和集线器，实现的最高功能层分别是网络层（第 3 层）、数据链路层（第 2 层）和物理层（第 1 层）。
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
A．8kbps
B．20kbps
C．40kbps
D．80kbps
【答案】C
【解析】
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数据传输速率为
Wlog2(1 + S/N)，单位为 b/s。其中，W 为信道带宽，单位为 Hz；S/N 为信噪比，即信号的平均功率和噪声的平均功率之比，并用分贝 (dB) 作为度量单位，即：信噪比(dB) = 10log10(S/N) (dB)。
本题所给信噪比为 30dB，因此 S/N=1000；根据香农公式可计算出理论最大数据传输速率为
8k × log2(1 + 1000) ≈ 80kbps，本题所给定实际数据传输速率为理论最大数据传输速率的 50%，因此该链路的实际数据传输速率 ≈ 40kbps。
【注意】本题与 2009 年第 34 题、2011 年第 34 题以及 2014 年第 35 题类似。
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
A．仅 H2
B．仅 H3
C．仅 H1、H2
D．仅 H2、H3
【答案】D
【解析】
本题考查交换机和集线器的区别。
H2 给 H4 发送 1 个数据帧，该数据帧首先进入交换机，交换机提取该帧的源 MAC 地址并将该地址与该帧进入交换机的端口的端口号作为一条记录存储到帧交换表（或称转发表），然后提取该帧的目的 MAC 地址并在帧交换表中查找该地址的记录。如果找到了，就从记录中指定的端口号 “明确转发” 该帧（若端口号与帧进入交换机的端口的端口号相同，则丢弃该帧）；如果找不到，则从交换机的其他所有端口 “盲目转发” 该帧（或称泛洪）。本题并未给出交换机的帧交换表的内容，因此该数据帧可能被交换机明确转发，也可能被交换机盲目转发，不论哪种情况，该数据帧都会进入到集线器。
集线器收到该数据帧后会广播给 H3 和 H4。H4 收到该数据帧后给 H2 发回确认帧。该确认帧进入集线器后被广播发送给 H3 和交换机。交换机收到该确认帧后，提取该帧的源 MAC 地址并将该地址与该帧进入交换机的端口的端口号作为一条记录存储到帧交换表，然后提取该帧的目的 MAC 地址并在帧交换表中查找该地址的记录。可以找到，因为之前 H2 给 H4 发送数据帧时，交换机就学习到了 H2 的 MAC 地址，因此交换机把该确认帧明确转发给 H2。
综上所述，收到该确认帧的主机有 H3 和 H2，因此选项 D 正确。
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
A．200m
B．205m
C．359m
D．512m
【答案】B
【解析】
从题图可知，Hub 为 100Base-T 集线器，也就是传输速率为 100Mb/s。
以太网规定最短帧长为 64B（规定最短帧长的目的在于使得处于以太网两端的主机可以检测到所发送的帧是否遭遇了碰撞），对于 100Mb/s 的以太网，其争用期为 (8b × 64) ÷ 100Mb/s = 5.12μs（考生应当熟记该值），这包括以太网端到端的信号传播往返时延 RTT 和 Hub 所产生的时延。因此，以太网端到端的单程信号传播时延为 5.12μs ÷ 2 – 1.535μs = 1.025μs，从而 H3 与 H4 之间理论上可以相距的最远距离为 200m/μs × 1.025μs = 205m，选项 B 正确。
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
A．2
B．3
C．16
D．17
【答案】B
【解析】
本题需要考生认识到出题人的意图是考查 RIP 协议中有关 “坏消息传播得慢” 这一特点，并紧扣题目中的关键字眼，否则很容易解答出错。
题目给定 R3 检测到网络 201.1.2.0/25 不可达，这就意味着 R3 原先与该网络是直连的。题目又假设 R1、R2、R3 采用 RIP 协议交换路由信息，且均已收敛，根据题图我们就可以得出 R1、R2、R3 的路由表，为了简单起见，下面我们只给出 R1、R2、R3 各自路由表中有关到达网络 201.1.2.0/25 的路由记录。
题目给定 R3 检测到网络 201.1.2.0/25 不可达，则 R3 会将自己路由表中有关网络 201.1.2.0/25 的路由记录的距离更改为 16，表示该网络不可达，如下图所示。
题目又给定 R3 向 R2“通告”一次距离向量，注意 “通告” 这个字眼表达的是 R3 检测到网络 201.1.2.0/25 不可达后，在将自身到达该网络的距离更改为 16 后，还会立刻向 R2 通告这件事；另外，题目并没有指明 R3 向 R1“通告”。R2 收到 R3 的通告后，就知道了自己无法通过 R3 到达网络 201.1.2.0/25，因此将自己路由表中到达该网络的路由记录中的距离也更改为 16，如下所示。
题目问 R2 更新后，到达网络 201.1.2.0/25 的距离为多少？这里的 “更新” 是关键字眼，表达的是使用 RIP 协议的相邻路由器之间，每 30 秒相互发送自己的路由表给对方，对方收到后更新自己的路由表。因此，题目实际上问的是 R2 在收到 R1 的路由表后，更新自己的路由表，其中到达网络 201.2.0/25 的距离被更新为多少。根据 R1 的路由表可知，R1 到达网络 201.1.2.0/25 的距离为 2，下一跳为 R3，那么 R2 收到该信息后，会认为要到达网络 201.1.2.0/25，下一跳可以给 R1，这样距离为 3，而不是之前的路由（下一跳给 R3，距离为 16，不可达），如下所示。
试想一下，R1，R2，R3 再次收敛，还需要多个 30 秒周期性更新，即 R1，R2，R3 中有关网络 201.1.2.0/25 的路由记录中的距离全部变为 16 时才收敛，这就是所谓的 “坏消息传得慢”。
综上所述，选项 B 正确。
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
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
【答案】D
【解析】
从题图可知，R2 转发出去的封装 HTTP 请求报文的 IP 分组的源 IP 地址应该是 NAT 路由器 R2 接口 L0 的 IP 地址，目的 IP 地址应该是 Web 服务器 S 的 IP 地址 130.18.10.1。
题目给定连接 R1、R2 和 R3 之间的点对点链路使用 201.1.3.x/30 地址，也就是网络前缀为 30 比特，剩余 2 比特用于指明主机，这 2 比特为全 0 时表示网络地址，2 为全 1 时表示该网络的广播地址，其他组合（01 和 10）用于分配给主机或路由器。
在 R1 与 R2 互连的这段链路上，R1 接口的 IP 地址为 201.1.3.9，将该地址的前 30 比特固定不变，剩余 2 比特有以下四种组合：
00：这段链路的网络地址，点分十进制形式为 201.1.3.8；
11：这段链路的广播地址，点分十进制形式为 201.1.3.11；
01：R1 在该段链路上的接口的 IP 地址，点分十进制形式为 201.1.3.9；
10：R2 在该段链路上的接口 L0 的 IP 地址，点分十进制形式为 201.1.3.10；
综上所述，选项 D 正确。
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
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
【答案】C
【解析】
题目给定 H1，H2，H3，H4 使用相同的子网掩码 255.255.255.128，再结合题图中所给 H1，H2，H3，H4 的 IP 地址可知，H1 和 H2 处于同一个网络（H1 与 H2 之间可以正常通信），H3 和 H4 处于另一个网络（H3 与 H4 之间可以正常通信），因此选项 A 与 D 错误。
从题图可知，NAT 路由器 R2 的接口 E1 的 IP 地址与 H3 和 H4 属于同一个网络，并且 H3 和 H4 的默认网关都配置为了该 IP 地址，因此 H3 和 H4 均可通过路由器 R2 访问 Internet；而 H1 和 H2 的默认网关都配置为了 192.168.3.1，但在题图中没有看到相应的路由器，与 H1 和 H2 连接在同一网络上，因此 H1 和 H2 都不能访问 Internet，选项 B 错误。
综上所述，用排除法就可知选项 C 正确。另外，由于 H1 与 H3 不在同一网络，它们之间的互连需要使用路由器，然而 H1 的默认网关配置为 192.168.3.1，R2 的 E1 接口的 IP 地址为 192.168.3.254，显然 H1 无法与 R2 通信，从而 H1 不能与 H3 通信。
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
A．0，3
B．1，3
C．0，4
D．1，4
【答案】C
【解析】
当 H4 的 DNS 高速缓存中存有该域名的 DNS 信息时，则不需要查询任何域名服务器，这样最少发出 0 次 DNS 查询；
题目给定采用迭代查询方式进行域名解析，在最坏的情况下，需要依次迭代地向本地域名服务器、根域名服务器 (.com)、顶级域名服务器(xyz.com)、权限域名服务器(abc.xyz.com) 发出 DNS 查询请求，因此最多发出 4 次 DNS 查询。
综上所述，选项 C 正确。
二、综合应用题：第 41~47 题，共 70 分。
41. （9 分）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?
本小题考查 TCP 连接建立过程，需要考生掌握如下图所示的细节。
在本题中，H3 收到的 S 发送过来的第二次握手 TCP 段的 SYN 和 ACK 标志位的值都为 1，这是对 H3 发来的 TCP 连接请求的确认；由于题目给定 H3 建立连接时的初始序号为 100，则该确认报文段的确认序号为 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?
本小题的解题细节如下所示，
从上图可知，H3 收到的第 8 个确认段所通告的接收窗口是 12KB；此时 H3 的拥塞窗口变为 9KB；H3 的发送窗口变为 9KB。
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)?
3）
根据题意，可将小题 2）中的解题步骤继续进行，如下图所示。
从上图可知，当 H3 的发送窗口等于 0 时，H3 已发送了 20 个 TCP 段，每个 1KB（1024B）；由于题目给定 H3 建立 TCP 连接时的初始序号为 100，则当 H3 的发送窗口等于 0 时，下一个待发送段的序号为 20×1024+101=20581。
从上图可知，H3 从发送第 1 个 TCP 段到发送窗口等于 0 时刻止，共经历了 5 个 RTT（往返时延），共发送了 20 个 TCP 段，每个 1KB（1024B），题目给定 RTT（往返时延）=200ms，因此可计算 H3 的平均数据传输速率为（20×1KB）÷ （5×200ms）= 20.48kB/s。
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?
本小题考查 TCP 连接释放过程，需要考生掌握如下图所示的细节。
本小题给定 TCP 客户端 H3 与 TCP 服务器端 S 之间通信已经结束，在 t 时刻 H3 请求断开该连接；结合上图可知，S 收到连接释放报文段（FIN=1, seq=u）后立即给 H3 发出确认（ACK=1, seq=v, ack=u+1），然后进入 CLOSED-WAIT（关闭等待）状态。由于题目给定通信已经结束，也就是 S 没有数据段要发送给 H3 了，因此立即给 H3 发送连接释放报文段（FIN1, ACK=1, seq=w, ack=u+1），然后进入 LAST-ACK（最后确认）状态，对于本题可认为上图中的 CLOSED-WAIT 状态和 FIN-WAIT-2 状态的持续时间几乎不存在。H3 在收到 S 的连接释放报文段后，必须对此发出确认（ACK=1, seq=u+1, ack=w+1），当 S 收到该确认时，进入 CLOSE（关闭）状态。
综上所述，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 释放该连接所需的最短时间为 1 个往返时延 RTT 加 1 个端到端传播时延（也就是 RTT 的一半），共 1.5 个 RTT，即 1.5×200ms=300ms。 > 本文由简悦 SimpRead 转码
【解析】
1）
2）
4）