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2017 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。
2017 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. 假设 OSI 参考模型的应用层欲发送 400B 的数据（无拆分），除物理层和应用层之外，其他各层在封装 PDU 时均引入 20B 的额外开销，则应用层数据传输效率约为
A．80%
B．83%
C．87%
D．91%
【答案】A
【解析】
OSI 参考模型共有 7 层，除去物理层和应用层，还剩余 5 层。这 5 层的每一层都会引入 20B 的额外开销，一共 20B×5=100B 的额外开销。应用层欲发送的数据长度为 400B，但实际发送 400B+100B=500B，因此传输效率为 400B/500B=80%，选项 A 正确。
34. 若信道在无噪声情况下的极限数据传输速率不小于信噪比为 30dB 条件下的极限数据传输速率，则信号状态数至少是
A．4
B．8
C．16
D．32
【答案】D
【解析】
（1）使用奈奎斯特采样定理计算无噪声情况下的极限数据传输速率 = 2Wlog2X，其中 W 是信道带宽，单位是 Hz；X 是信号的状态数；
（2）使用香农公式计算带宽受限且有高斯白噪声干扰的极限数据传输速率 = Wlog2（1 + S/N），其中 W 是信道带宽，单位是 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)。
根据题意可以列出不等式：2Wlog2X ≥ Wlog2（1 + S/N），题中给出信噪比为 30dB，因此 S/N=1000，将其代入不等式可以解出 X≥32，选项 D 正确。
【注意】本题与 2009 年第 34 题、2011 年第 34 题、2014 年第 35 题以及 2016 年第 34 题类似。
35. 在下图所示的网络中，若主机 H 发送一个封装访问 Internet 的 IP 分组的 IEEE 802.11 数据帧 F，则帧 F 的地址 1、地址 2 和地址 3 分别是
A．00-12-34-56-78-9a, 00-12-34-56-78-9b, 00-12-34-56-78-9c
B．00-12-34-56-78-9b, 00-12-34-56-78-9a, 00-12-34-56-78-9c
C．00-12-34-56-78-9b, 00-12-34-56-78-9c, 00-12-34-56-78-9a
D．00-12-34-56-78-9a, 00-12-34-56-78-9c, 00-12-34-56-78-9b
【答案】B
【解析】
本题考查 802.11 数据帧的地址问题。802.11 数据帧最特殊的地方就是有四个地址字段。地址 4 用于自组网。这里只讨论前三种地址。这三个地址的内容取决于帧控制字段中的 “去往 AP（发送到接入点）” 和“来自 AP（从接入点发出）”这两个子字段的数值。这两个子字段各占 1 位，共有四种组合，用于定义 802.11 帧中的几个地址字段的含义。当然，这些地址都是 MAC 地址（在数据链路层不可能使用 IP 地址）。
下表给出的是 802.11 帧的地址字段最常用的两种情况（在有基础设施的网络中只使用前三种地址，而不使用仅在自组移动网络中使用的地址 4）。
现结合本题进行说明。主机 H 向 Internet 发送数据帧，该数据帧必须经过 AP 转发给路由器 R，然后路由器 R 将其转发到 Internet。当主机 H 把数据帧发送给 AP 时，帧控制字段中的 “去往 AP” 字段的值设置为 1，而 “来自 AP” 字段的值设置为 0。因此，地址 1 是 AP 的 MAC 地址，地址 2 是主机 H 的 MAC 地址，地址 3 是路由器 R 的 MAC 地址，选项 B 正确。
36. 下列 IP 地址中，只能作为 IP 分组的源 IP 地址但不能作为目的 IP 地址的是
A．0.0.0.0
B．127.0.0.1
C．20.10.10.3
D．255.255.255.255
【答案】A
【解析】
地址 0.0.0.0 是一个特殊的 IP 地址，只能作为源地址使用，表示 “在本网络上的本主机”。封装有 DHCP Discovery 报文的 IP 分组的源地址使用 0.0.0.0。
以 127 开头且后面三个字节非 “全 0” 或“全 1”的 IP 地址是一类特殊的 IP 地址，既可以作为源地址使用，也可以作为目的地址使用，用于本地软件环回测试，例如常用的环回测试地址 127.0.0.1。
地址 255.255.255.255 是一个特殊的 IP 地址，只能作为目的地址使用，表示 “只在本网络上进行广播（各路由器均不转发）”。
综上所述，选项 A 正确。
37. 直接封装 RIP、OSPF、BGP 报文的协议分别是
A．TCP、UDP、IP
B．TCP、IP、UDP
C．UDP、TCP、IP
D．UDP、IP、TCP
【答案】D
【解析】
本题没有什么解题技巧，主要考察三种典型的路由协议报文应该使用何种协议封装，属于需要归类记忆的内容。
RIP 报文使用 UDP 用户数据报进行封装。
OSPF 报文使用 IP 数据报进行封装。
BGP 报文使用 TCP 报文段进行封装。
综上所述，选项 D 正确。
38. 若将网络 21.3.0.0/16 划分为 128 个规模相同的子网，则每个子网可分配的最大 IP 地址个数是
A．254
B．256
C．510
D．512
【答案】C
【解析】
题目所给网络为 21.3.0.0/16，这表明前 16 比特为网络前缀，后 16 比特用于指明主机，该网络共有 IP 地址数量为 2^16=65536 个。
题目要求将该网络划分为 128 个规模相同的子网，这就需要从用于指明主机的 16 比特中借用 7（因为 2^7=128）个比特来表示子网，这样每个子网可用于指明主机的比特数量减少为 9（16-7=9），则每个子网可分配的最大 IP 地址个数是 2^9-2=510（减 2 的原因是要除去主机号为 “全 0” 的子网地址和主机号为 “全 1” 的子网广播地址）。因此，选项 C 正确。
39. 若甲向乙发起一个 TCP 连接，最大段长 MSS=1KB，RTT=5ms，乙开辟的接收缓存为 64KB，则甲从连接建立成功至发送窗口达到 32KB，需经过的时间至少是
A．25ms
B．30ms
C．160ms
D．165ms
【答案】A
【解析】
解题细节如下所示，
由上图可知，需要经过的时间至少是 5 个 RTT，即 5×5ms=25ms，选项 A 正确。
40. 下列关于 FTP 协议的叙述中，错误的是
A．数据连接在每次数据传输完毕后就关闭
B．控制连接在整个会话期间保持打开状态
C．服务器与客户端的 TCP 20 端口建立数据连接
D．客户端与服务器的 TCP 21 端口建立控制连接
【答案】C
【解析】
FTP 协议使用 “控制连接” 和“数据连接”。控制连接存在于整个 FTP 会话过程中，数据连接在每次文件传输时才建立，传输结束就关闭。默认情况下，FTP 协议使用 TCP 20 端口进行数据连接，TCP 21 端口进行控制连接。但是，是否使用 TCP 20 端口建立数据连接与传输模式有关，主动方式使用 TCP 20 端口，被动方式由服务器和客户端自行协商决定。
综上所述，选项 C 正确。
二、综合应用题：第 41~47 题，共 70 分。
47. （9 分）甲乙双方均采用后退 N 帧协议 (GBN) 进行持续的双向数据传输，且双方始终采用捎带确认，帧长均为 1000 B。Sx，y 和 Rx，y 分别表示甲方和乙方发送的数据帧，其中：x 是发送序号；y 是确认序号(表示希望接收对方的下一帧序号)；数据帧的发送序号和确认序号字段均为 3 比特。信道传输速率为 100 Mbps，RTT=0.96 ms。下图给出了甲方发送数据帧和接收数据帧的两种场景，其中 t0 为初始时刻，此时甲方的发送和确认序号均为 0，t1 时刻甲方有足够多的数据待发送。
请回答下列问题。
1) 对于图 (a)，t0 时刻到 t1 时刻期间，甲方可以断定乙方已正确接收的数据帧数是多少? 正确接收的是哪几个帧 (请用 Sx，y 形式给出)?
1）t0 时刻到 t1 时刻期间，甲方可以断定乙方已正确接收了 3 个数据帧，分别是
S0,0、S1,0、S2,0。因为在这段期间甲方最后收到来自乙方的 R3,3，这表明乙方发送了 3 号数据帧并进行了捎带确认，确认号为 3，也就是说乙方希望甲方发送序号为 3 的数据帧，因此说明乙方已经接收了甲方发送的序号为 0~2 的数据帧。2) 对于图 (a)，从 t1 时刻起，甲方在不出现超时且未收到乙方新的数据帧之前，最多还可以发送多少个数据帧? 其中第一个帧和最后一个帧分别是哪个 (请用 Sx，y 形式给出)?
2）由于发送序号为 3 位，因此有 8 个发送序号。在 GBN 协议中，序号个数≥发送窗口 + 1，因此发送窗口为 7。t0 时刻到 t1 时刻期间，甲方最后发送了 S4,1，表明甲方已把发送窗口中序号为 4 的数据帧发送出去了，并对乙方发来的 0 号数据帧进行了捎带确认；甲方最后收到来自乙方的 R3,3，表明乙方发来了序号为 3 的数据帧，并对甲方发送的序号为 0~2 号的数据帧进行了捎带确认，甲方的滑动窗口可以向前滑动 3 个序号，如下图所示，
很显然，从 t1 时刻起，甲方最多还可以将发送窗口内的 5 个数据帧连续发送出去，其中第一个数帧的序号为 5，最后一个数据帧的序号为 1。当发送第一个序号为 5 的数据帧时，可以同时对乙方发来的且按序到达的 1 号数据帧进行捎带确认，确认序号为 2，因此甲方发送的第一个数据帧为 S5,2；同理，当发送最后一个序号为 1 的数据帧时，可以同时对乙方发来的且按序到达的 1 号数据帧进行捎带确认，确认序号为 2，因此甲方发送的最后一个数据帧时 S1,2。需要注意的是，尽管甲方收到了
R3,3，也就是乙方发来的序号为 3 的数据帧，但是该数据帧并未按序到达，因为甲方之前没有收到序号为 2 的数据帧，因此甲方不能对 R3,3 进行捎带确认。3) 对于图 (b)，从 t1 时刻起，甲方在不出现新的超时且未收到乙方新的数据帧之前，需要重发多少个数据帧? 重发的第一个帧是哪个 (请用 Sx，y 形式给出)?
3）由图（b）可知，甲方在 t0 时刻到 t1 时刻期间共发送了序号为 0~4 的 5 个数据帧。在 t1 时刻甲方超时重传 2 号数据帧，这表明甲方没有收到乙方对 2 号数据帧的确认，这可能是由于 2 号数据帧未按序到达乙方或按序到达乙方但出现了误码。由于甲乙双方都使用 GBN 协议，因此甲方需要重传超时的数据帧及其后续数据帧，也就是甲方需要重传序号为 2~4 的 3 个数据帧。重传的第一个帧的序号为 2，由于之前已经按序正确收到乙方发来的序号为 2 的数据帧，因此可以进行捎带确认，确认号为 3，因此重传的第一个帧为 S2,3。
4) 甲方可以达到的最大信道利用率是多少?
4）甲方可以达到的最大信道利用率 U 为：
U = 发送数据的时间 ÷ 从开始发送第一帧到收到第一个确认帧的时间
=(WT× Td) ÷ (Td + RTT + Ta)
其中，U 为信道利用率；WT 为发送窗口的尺寸；Td 是一个数据帧的发送时延; Ta 是一个确认帧的发送时延；由于采用捎带确认，Td=Ta。将题目中所给的相关值代入上式得：
U = (7 × ((8b × 1000) ÷ 100Mb/s)) ÷ (((8b × 1000) ÷ 100Mb/s) × 2 + 0.96ms )
= 50%