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2011 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。
2011 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。
33.   TCP/IP 参考模型的网络层提供的是
A．无连接不可靠的数据报服务
B．无连接可靠的数据报服务
C．有连接不可靠的虚电路服务
D．有连接可靠的虚电路服务
【答案】A
【解析】TCP/IP 参考模型的网络层（又称为网际层）使用 IP 协议为其上层提供无连接不可靠的数据报服务。IP 数据报的首部中包含源 IP 地址和目的 IP 地址字段，显然它们并不是用来存储虚电路号的，进而说明这不是虚电路服务而是数据报服务；其次，IP 数据报首部没有包含对 IP 数据报进行确认的字段，因此网络层提供的是不可靠服务；最后，IP 数据报首部中没有包含与建立连接相关的字段，所以网络层属于无连接的。综上所述，TCP/IP 参考模型的网络层向其上层提供的是无连接不可靠的数据报服务，即便您对上述描述不完全理解，也应记住这个结论。
34.   若某通信链路的数据传输速率为 2400bps，采用 4 相位调制，则该链路的波特率是
A．600 波特
B．1200 波特
C．4800 波特
D．9600 波特
【答案】B
【解析】
（1）采用 4 相位调制，可以表示出 4 种状态，采用二进制对这 4 种状态进行编码，需要使用 2 个二进制位（log24=2），也就是 2bit，换句话说，每个码元可以携带的信息量为 2bit。
（2）数据传输速率 = 波特率（码元传输速率） × 每个码元所携带的信息量
2400bps = 波特率 × 2bit
因此，波特率 = 1200 波特
【注意】本题与 2009 年第 34 题类似。
35.   数据链路层采用选择重传协议（SR）传输数据，发送方已发送了 0～3 号数据帧，现已收到 1 号帧的确认，而 0、2 号帧依次超时，则此时需要重传的帧数是
A．1
B．2
C．3
D．4
【答案】B
【解析】本题考查选择重传协议（SR）的基本工作原理。与后退 N 帧（GBN）协议不同，选择重传协议不支持累积确认。累积确认是指接收方不必每正确收到一个帧就给发送方发回确认帧，而是可以在连续正确收到几个帧后给发送方发回一个确认帧来表明已经正确接收到了这些帧。例如，接收方收到 0~5 号帧，可以给发送方发送一个确认帧 ACK6，表明已经收到编号 0~5 的帧，现在想接收编号为 6 的帧。
综上所述，本题给出发送方只收到 1 号帧的确认，0、2 号帧超时，由于采用的是选择重传协议（SR）传输数据，不支持累积确认，因此需要重传 0、2 号帧。题目并没指明 3 号帧是否正确接收，因此无须考虑 3 号帧的状态。故选项 B 正确。
【注意】
（1）如果本题采用后退 N 帧（GBN）协议传输数据，则具有累积确认的功能，由于收到 1 号帧的确认，也就表明 0 号帧也被正确接收了，因此只需重传 1 号帧的后续所有帧，也就是需要重传 2、3 号帧。
（2）请注意本题与【2009 年 题 35】的对比。
36.   下列选项中，对正确接收到的数据帧进行确认的 MAC 协议是
A．CSMA
B．CDMA
C．CSMA/CD
D．CSMA/CA
【答案】D
【解析】
CSMA 是指载波监听多点接入。
CSMA/CD 是对 CSMA 的改进，指载波监听多点接入 / 碰撞检测，是早期以太网使用的有线信道访问控制协议。
CSMA/CA 是指载波监听多点接入 / 碰撞避免，是 802.11 局域网采用的无线信道访问控制协议。802.11 局域网在使用 CSMA/CA 的同时，还使用停止等待协议。这是因为无线信道的通信质量远不如有线信道，因此无线站点每通过无线局域网发送完一帧后，要等到收到对方的确认帧后才能继续发送下一帧，也就是所谓的链路层确认。
CDMA 是指码分多址，是一种信道复用技术，不属于 MAC 协议。
综上所述，选项 D 正确。
【注意】
即便 CSMA/CA 是考生的知识盲点，也不影响考生对本题的正确解答。因为 CSMA/CD 是考生应该非常熟悉的链路层协议，而 CDMA 也是考生应掌握的一种信道复用技术（2014 年 题 37 就考查了 CDMA 的相关知识），它不属于 MAC 协议，因此通过排除法可以选出正确答案为 D。
37.   某网络拓扑如下图所示，路由器 R1 只有到达子网 192.168.1.0/24 的路由。为使 R1 可以将 IP 分组正确地路由到图中所有子网，则在 R1 中需要增加的一条路由（目的网络，子网掩码，下一跳）是
notion image
A．192.168.2.0        255.255.255.128        192.168.1.1
B．192.168.2.0        255.255.255.0             192.168.1.1
C．192.168.2.0        255.255.255.128        192.168.1.2
D．192.168.2.0        255.255.255.0             192.168.1.2
【答案】D
【解析】
从题图可知，路由器 R1 有一个直连子网 192.168.1.0/24，路由器 R2 有两个直连子网，分别是子网 192.168.2.0/25 和子网 192.168.2.128/25。
路由器可将 IP 分组直接转发给直连子网上的主机（没有下一跳路由器）。
题目要求 R1 可以将 IP 分组正确地路由到图中所有子网，由于子网 192.168.1.0/24 是 R1 的直连子网，路由器 R1 可以自动得出到达该子网的直连路由；而对于子网 192.168.2.0/25 和子网 192.168.2.128/25，需要给 R1 添加相应的路由，指明下一跳为路由器 R2 的 IP 地址 192.168.1.2。由于题目要求添加一条路由，最简单的方法是添加一条默认路由（目的网络 = 0.0.0.0，子网掩码 = 0.0.0.0，下一跳 = 192.168.1.2），但是在四个选项中并没有出现默认路由，因此还可以采用路由聚合的方法，将到达子网 192.168.2.0/25 和子网 192.168.2.128/25 的路由聚合成一条路由，我们可以采用 “找出各网络的共同前缀” 的方法进行路由聚合，聚合细节如下所示。
notion image
综上所述，R1 中需要增加的一条路由为：
目的网络 = 192.168.2.0  子网掩码 = 255.255.255.0  下一跳 = 192.168.1.2
因此，选项 D 正确。
38.   在子网 192.168.4.0/30 中，能接收目的地址为 192.168.4.3 的 IP 分组的最大主机数是
A．0
B．1
C．2
D．4
【答案】C
【解析】
本题考查 CIDR 地址块的相关概念。给定一个 CIDR 地址块，我们可以得出以下五个信息：
（1）地址块的最小地址
（2）地址块的最大地址
（3）地址块中的地址数量
（4）地址掩码
（5）聚合某分类网络的数量
本题给定的地址块为 192.168..4.0/30，该 CIDR 地址块的细节如下所示，
notion image
很显然，使用该地址块的子网一共有 4 个 IP 地址，其中 192.168.4.0 是网络地址，192.168.4.3 是广播地址，192.168.4.1 是可分配给主机的最小地址，192.168.4.2 是可分配给主机的最大地址。也就是说该子网上只能有 2 台主机，目的地址为 192.168.4.3 的 IP 分组是广播分组，这 2 台主机都可以收到，因此选项 C 正确。
39.   主机甲向主机乙发送一个 (SYN＝1，seq＝11220) 的 TCP 段，期望与主机乙建立 TCP 连接，若主机乙接受该连接请求，则主机乙向主机甲发送的正确的 TCP 段可能是
A．(SYN＝0，ACK＝0，seq＝11221，ack＝11221)
B．(SYN＝1，ACK＝1，seq＝11220，ack＝11220)
C．(SYN＝1，ACK＝1，seq＝11221，ack＝11221)
D．(SYN＝0，ACK＝0，seq＝11220，ack＝11220)
【答案】C
【解析】
本题考查 TCP 采用 “三报文握手” 建立连接的相关知识。用三报文握手建立 TCP 连接的示意图如下所示，
notion image
最初 TCP 客户端和 TCP 服务器端的 TCP 进程都处于 CLOSED（关闭）状态。图中在 TCP 客户和 TCP 服务器下面的方框分别是 TCP 进程所处的状态。请注意，在本例中，TCP 客户端主动打开连接，而 TCP 服务器端被动打开连接。
一开始，TCP 服务器端的 TCP 服务器进程先创建传输控制块 TCB，准备接受客户进程的连接请求。然后服务器进程就处于 LISTEN（监听）状态，等待客户的连接请求。如有，即作出响应。
TCP 客户端的 TCP 客户进程也是首先创建传输控制块 TCB。然后，在打算建立 TCP 连接时，向 TCP 服务器端发出连接请求报文段，这时首部中的同步位 SYN=1，确认位 ACK=0（确认号 ack 无效），表示这是一个 TCP 连接建立请求，同时选择一个初始序号 seq=x。TCP 规定，SYN 报文段（即 SYN=1 的报文段）不能携带数据，但自身要消耗掉一个序号，这时，TCP 客户进程进入 SYN-SENT（同步已发送）状态。
TCP 服务器端收到连接请求报文段后，如果同意建立连接，则向 TCP 客户端发送针对连接请求的确认。确认报文段中的同步位 SYN=1，确认位 ACK=1，确认号是 ack=x+1，同时也为自己选择一个初始序号 seq=y。请注意，这个报文段也不能携带数据，但同样要消耗掉一个序号。这时 TCP 服务器进程进入 SYN-RCVD（同步已收到）状态。
TCP 客户进程收到 TCP 服务器端针对连接请求的确认后，还要向 TCP 服务器端给出确认。在该确认报文段中，同步位 SYN=0，确认位 ACK=1，确认号 ack=y+1，而自己的序号 seq=x+1。TCP 规定，ACK 报文段可以携带数据。但如果不携带数据则不消耗序号，在这种情况下，下一个数据报文段的序号仍是 seq=x+1。这时，TCP 连接已经建立，TCP 客户端进入 ESTABLISHED（已建立连接）状态。
当 TCP 服务器端收到 TCP 客户端的确认后，也进入 ESTABLISHED 状态。
根据上述有关 TCP 采用 “三报文握手” 建立连接的知识，分析本题如下：主机乙收到主机甲发来的 TCP 连接请求报文后，如果同意连接，则向主机甲发送确认。在确认报文段中应把同步位 SYN 和确认位 ACK 都置 1，确认号 ack 是甲发送的 TCP 段的初始序号 seq=11220 加 1，即 ack=11221；另外，还要为自己选择并消耗一个初始序号 seq，seq 的值取决于主机乙的 TCP 进程（主机乙随意指定），本题取 seq=11221，恰好与确认号相同，但请注意，这是题目在故意迷惑大家，实际上它与确认号、主机甲请求报文段的序号没有任何关系。
综上所述，选项 C 正确。
40.   主机甲与主机乙之间已建立一个 TCP 连接，主机甲向主机乙发送了 3 个连续的 TCP 段，分别包含 300 字节、400 字节和 500 字节的有效载荷，第 3 个段的序号为 900。若主机乙仅正确接收到第 1 和第 3 个段，则主机乙发送给主机甲的确认序号是
A．300
B．500
C．1200
D．1400
【答案】B
【解析】
（1）题目给定第 3 个 TCP 段的序号为 900，这表明该段的有效载荷的第 1 个字节的序号为 900， 首部中的序号字段取值为 900；又因为题目给定该段的有效载荷为 500 字节，因此该段的有效载荷的最后 1 个字节的序号为 1399；
（2）根据（1）所推出的第 3 个 TCP 段的有效载荷的第 1 个字节的序号为 900，可推出第 2 个 TCP 段的有效载荷的最后 1 个字节的序号为 899；又因为题目给定该段的有效载荷为 400 字节，因此该段的有效载荷的第 1 个字节的序号为 500，首部中的序号字段取值为 500；
（3）根据（2）所推出的第 2 个 TCP 段的有效载荷的第 1 个字节的序号为 500，可推出第 1 个 TCP 段的有效载荷的最后 1 个字节的序号为 499；又因为题目给定该段的有效载荷为 200 字节，因此该段的有效载荷的第 1 个字节的序号为 200，首部中的序号字段取值为 200；
主机甲向主机乙连续发送了上述 3 个 TCP 段，而主机乙仅正确接收到第 1 和第 3 个段，主机乙只能针对按序正确接收的最后一个段进行确认，也就是对第 1 个段进行确认；由于第 1 个段的有效载荷的最后 1 个字节的序号为 499，因此主机乙的确认号为 500，意思是说：“编号 500 以前的数据我都收到了，我现在想接收编号 500 及其后续数据”。上说分析过程如下所示，
notion image
综上所述，选项 B 正确。
二、综合应用题：第 41~47 题，共 70 分。
47.（9 分）某主机的 MAC 地址为 00-15-C5-C1-5E-28，IP 地址为 10.2.128.100（私有地址）。题 47-a 图是网络拓扑，题 47-b 图是该主机进行 Web 请求的 1 个以太网数据帧前 80 个字节的制及 ASCII 码内容。
notion image
题 47-a 图 网络拓扑
notion image
题 47-b 图 以太网数据帧（前 80 字节）
注意：以太网数据帧结构和 IP 分组头结构分别如题 47-c 图、题 47-d 图所示。
notion image
题 47-c 图 以太网帧结构
notion image
请参考图中的数据回答以下问题。
1)     Web 服务器的 IP 地址是什么？该主机的默认网关的 MAC 地址是什么？
1）中的第 1 问
IP 数据报是封装在以太网帧中的。从题 47-c 图可知，以太网帧首部 6+6+2=14 字节；从题 47-d 图可知，IP 数据报首部中的目的 IP 地址字段前有多个字段，共 4×4=16 字节；因此从以太网帧的第一个字节开始数 14+16=30 字节，之后就是 IP 数据报首部中的目的 IP 地址字段（共 4 字节），从题 47-b 图中可知该 IP 地址的十六进制形式是 40 aa 62 20，转换成点分十进制形式为 64.170.98.32。
1）中的第 2 问
从题 47-c 图可知（即便题目不给出，对于以太网帧以及 IP 数据报首部格式，考生最好能熟记，这样可以加快解题速度、降低对题目的陌生感），以太网帧首部的第一个字段（长度为 6B）的取值为目的 MAC 地址，因此从题 47-b 图中的第一行（标号为 0000）的起始处开始的连续 6B 内容就是目的 MAC 地址，具体为 00-21-27-21-51-ee（也可以表示为 00:21:27:21:51:ee 或 0021.2721.51ee）。
2)     该主机在构造题 47-b 图的数据帧时，使用什么协议确定目的 MAC 地址？封装该协议请求报文的以太网帧的目的 MAC 地址是什么？
2）中的第 1 问
ARP 协议用于解决 IP 地址到 MAC 地址的映射问题。
2）中的第 2 问
主机的 ARP 进程在自己所在的以太网上以广播形式发送 ARP 请求，ARP 请求封装在以太网帧中，目的 MAC 地址为广播地址，也就是构成 MAC 地址的 48 比特全部取值为 1，十六进制表示形式为 FF-FF-FF-FF-FF-FF。
3)     假设 HTTP/1.1 协议以持续的非流水线方式工作，一次请求 - 响应时间为 RTT，rfc.html 页面引用了 5 个 JPEG 小图像，则从发出题 47-b 图中的 Web 请求开始到浏览器收到全部内容为止，需要多少个 RTT？
3）HTTP/1.1 协议以持续的非流水线方式工作时，服务器在发送响应后仍然在一段时间内保持这段连接，客户机在收到前一个请求的响应后才能发出下一个请求。t，客户机收到第一个请求的响应后还有五个请求未发送，每访问一次对象就用去一个 RTT。故共需 1+5=6 个 RTT 后浏览器收到全部内容。
4)     该帧所封装的 IP 分组经过路由器 R 转发时，需修改 IP 分组头中的哪些字段？
题 47-d 图 IP 分组头结构
需要更改以下三个字段：
（1）源 IP 地址字段。需要由主机的私有 IP 地址 10.2.128.100 更改为路由器对外的公有 IP 地址 101.12.123.15。私有地址的主机和 Internet 上的主机通信时，必须使用 NAT 路由器进行网络地址转换，把 IP 数据报的源 IP 地址（本题为私有地址 10.2.128.100）转换为 NAT 路由器的一个全球 IP 地址（本题为 101.12.123.15）。
（2）生存时间 TTL 字段。IP 数据报每经过一个路由器，生存时间 TTL 字段的值就减 1。
（3）校验和字段。由于 IP 数据报每经过一个路由器，其某些字段的值会改变（例如生存时间 TTL 字段的值），因此每经过一个路由器都需要重新计算首部校验和，因此校验和字段的值会改变。
【注意】
（1）若 IP 数据报的长度超过输出链路的最大传送单元 MTU，则需要对 IP 数据报进行分片，IP 数据报首部中的总长度字段、标志字段、片偏移字段也要相应改变。
（2）题图 47-b 中每行前面的 4 个十六进制数（0000，0010，0020，…）是以太网帧的字节计数，不属于以太网帧的内容。
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