【计算机网络】-计算机网络期末复习题复习资料

一、计算机网络体系结构（800字）

1. OSI参考模型

七层结构：物理层→数据链路层→网络层→传输层→会话层→表示层→应用层

各层核心功能：

物理层：比特流传输（如RJ45、光纤接口）

数据链路层：帧同步（MAC地址）、差错控制（CRC校验）

网络层：IP寻址与路由（路由器工作在此层）

传输层：端到端连接管理（TCP/UDP协议）

会话层：建立/维护/终止会话（已较少使用）

表示层：数据格式转换（加密/压缩）

应用层：HTTP/FTP/DNS等协议

2. TCP/IP四层模型

核心分层：网络接口层→网际层→传输层→应用层

与OSI对应关系：

网络接口层 = 物理层+数据链路层

网际层 = 网络层

传输层 = 传输层

应用层 = 会话层+表示层+应用层

3. 数据封装与解封装流程

发送端：应用数据 → 添加TCP头 → 添加IP头 → 添加帧头/帧尾 → 物理信号
接收端：物理信号 → 去除帧头/帧尾 → 去除IP头 → 去除TCP头 → 获取数据

二、物理层与数据链路层（1000字）

1. 物理层关键技术
   传输介质：

双绞线（Cat5e最大传输距离100m）

光纤（单模：1310nm波长，传输距离>10km）

编码方式：

曼彻斯特编码（以太网使用）

差分曼彻斯特编码（令牌环网）

2. 数据链路层核心协议

PPP协议：点对点通信（身份验证CHAP/PAP）

以太网（IEEE 802.3）：

MAC地址格式：00-1A-2B-3C-4D-5E

最小帧长64字节（防止冲突检测失效）

3. 典型例题
   例题1：计算CRC校验码
   给定数据101001，生成多项式G(x)=x³+x+1，求发送序列
   解答：

数据后补3个0 → 101001000

用1011模2除法计算结果余数011

最终发送帧：101001011

三、网络层与IP协议（1200字）

1. IPv4地址规划
   子网划分实例：
   给定IP地址192.168.1.0/24，需划分6个子网
   步骤：

子网数6 → 需3位（2³=8≥6）

新掩码：255.255.255.224（/27）

每个子网范围：

子网1：192.168.1.0~31

子网2：192.168.1.32~63
…（以此类推）

2. 路由协议对比

3. ARP协议工作原理

请求过程：
Host A查询Host B的MAC地址 → 广播ARP请求 → Host B单播回复

四、传输层与TCP/UDP（1000字）

1. TCP三次握手与四次挥手
   连接建立：
   SYN → SYN-ACK → ACK（初始序列号随机生成）

连接释放：
FIN → ACK → FIN → ACK（TIME_WAIT状态持续2MSL）

2. TCP流量控制与拥塞控制
   滑动窗口机制：接收方通过rwnd通告可用缓冲区大小

拥塞控制算法：

慢启动（窗口指数增长）

拥塞避免（窗口线性增长）

快重传（收到3个重复ACK立即重发）

快恢复（

窗口减半后进入拥塞避免）

3. UDP协议特点
   无连接、不可靠传输

首部仅8字节（源端口+目的端口+长度+校验和）

适用场景：实时视频流、DNS查询

五、应用层协议（800字）

1. HTTP协议
   状态码分类：

1xx：信息响应（如100 Continue）

2xx：成功（如200 OK）

3xx：重定向（如301 Moved Permanently）

4xx：客户端错误（如404 Not Found）

5xx：服务器错误（如503 Service Unavailable）

1. 浏览器缓存 → 2. 本地hosts文件 → 3. 本地DNS服务器 → 4. 根DNS → 顶级域DNS → 权威DNS

3. 电子邮件协议
   SMTP：发送邮件（端口25）

POP3：接收邮件（端口110，邮件下载后删除服务器副本）

IMAP：接收邮件（端口143，保持服务器副本同步）

六、网络安全与新技术（600字）

1. SSL/TLS协议
   握手过程：
   ClientHello → ServerHello → 证书验证 → 密钥交换 → Finished

加密套件组成：
密钥交换算法（如ECDHE） + 签名算法（如RSA） + 对称加密算法（如AES-GCM）

2. 防火墙类型
   包过滤防火墙：检查IP/TCP头信息

应用层网关：深度解析HTTP/FTP等协议内容

3. 新兴技术

SDN（软件定义网络）：控制面与数据面分离

IPv6特性：128位地址、无NAT需求、内置IPsec支持

七、典型综合应用题（600字）

1. TCP连接状态分析
   题目：主机A向主机B发送FIN后进入FIN_WAIT_1状态，可能接收到的报文类型及后续状态变化？
   答案：

收到ACK → FIN_WAIT_2

同时收到ACK+FIN → TIME_WAIT（直接跳过FIN_WAIT_2）

2. 子网规划实战
   题目：某公司需分配200.100.50.0/24给5个部门，每个部门至少30个IP，如何划分？
   解答：

每个部门需要30主机 → 主机位5位（2⁵-2=30）

子网掩码：/27（255.255.255.224）

分配方案：

部门1：200.100.50.0/27

部门2：200.100.50.32/27
…（剩余部门依此类推）

第二篇：

1.1 OSI七层模型深度解析
物理层
• 核心功能：比特流传输与物理介质管理
• 典型设备：中继器、集线器
• 重要参数：
◦ 带宽（Hz）与数据传输率（bps）关系：香农定理

◦ 传输损耗类型：衰减、失真、噪声（热噪声/串扰/脉冲噪声）

数据链路层

网络层

路由算法分类：

静态路由：管理员手动配置（适用于小型网络）

动态路由协议：

距离矢量：RIP（最大15跳）、BGP（路径矢量）

链路状态：OSPF（Dijkstra算法）、IS-IS（电信级网络）

1.2 TCP/IP协议族全景图

协议栈对照表

封装过程实例
发送HTTP请求时的完整封装流程：

应用层：生成HTTP GET请求报文

传输层：添加TCP头（源端口80，目标端口随机）

网络层：添加IP头（源IP 192.168.1.2，目标IP 220.181.38.148）

链路层：添加以太网帧头（源MAC 00:1A:2B:3C:4D:5E，目标MAC 网关MAC）

物理层：转换为电信号通过网卡发送

二、物理层与数据链路层（2000字）

2.1 物理介质与编码技术

数字编码技术

曼彻斯特编码实战分析：
数据10100110的编码波形示例：

1: 高→低跳变  
0: 低→高跳变  
实际波形：_↑↓_↑↓_↑↓_↑↓_  

4B/5B编码原理：
将4位数据映射为5位符号，保证至少两次电平变化，解决连续0/1问题

2.2 以太网技术演进

以太网帧结构演进

传统以太网帧（DIX 2.0）：

| 前导码(8B) | 目标MAC(6B) | 源MAC(6B) | 类型(2B) | 数据(46-1500B) | FCS(4B) |  

802.3帧格式：增加LLC/SNAP头用于多协议支持

交换机组网技术

生成树协议（STP）运作流程：

选举根桥（最低Bridge ID）

确定根端口（每个非根桥到根桥的最优路径）

确定指定端口（每个网段的转发端口）

阻塞其他冗余端口

VLAN配置实例

Switch1(config)# vlan 10  
Switch1(config-vlan)# exit  
Switch1(config)# interface gig0/1  
Switch1(config-if)# switchport mode trunk  
Switch1(config-if)# switchport trunk allowed vlan 10  

三、网络层与路由协议

3.1 IPv4地址深度规划

可变长子网掩码（VLSM）实战
需求：某公司网络需要划分为以下子网：

行政部：60主机

技术部：30主机

财务部：10主机

服务器群：5个公网IP

解决方案：

使用192.168.0.0/24地址块行政部：192.168.0.0/26（掩码255.255.255.192，62可用地址）技术部：192.168.0.64/27（掩码255.255.255.224，30可用地址）财务部：192.168.0.96/28（掩码255.255.255.240，14可用地址）服务器群：192.168.0.112/29（掩码255.255.255.248，6可用地址）

NAT技术实现原理

静态NAT：

ip nat inside source static 192.168.1.5 203.0.113.10

PAT（端口地址转换）：

ip nat pool MYPOOL 203.0.113.15 203.0.113.20 netmask 255.255.255.0  
ip nat inside source list 1 pool MYPOOL overload

3.2 动态路由协议详解

OSPF协议运作流程

邻居发现：通过Hello包建立邻接关系

数据库同步：交换LSA（链路状态通告）

SPF计算：使用Dijkstra算法生成最短路径树

路由表更新：将最优路径加入路由表

BGP选路规则

最高权重（Cisco私有）

最高本地优先级

最短AS_PATH

最低Origin类型（IGP < EGP < Incomplete）

最小MED值

路由协议对比表格

四、传输层协议深度解析

4.1 TCP协议机制

滑动窗口动态演示
假设接收方窗口大小变化过程：

初始窗口：rwnd=4096  
接收数据1000字节 → rwnd=3096  
应用读取2000字节 → rwnd=5096  
发送方根据窗口调整发送速率
拥塞控制状态机

graph LR
A[慢启动] -->|超时| B[拥塞避免]  
B -->|3个重复ACK| C[快恢复]  
C -->|超时| A  
B -->|超时| A  

4.2 UDP协议高级应用

QUIC协议创新点

基于UDP实现可靠传输

0-RTT连接建立

多路复用无队头阻塞

连接迁移（IP变化不影响连接）

RTP/RTCP实时传输

RTP头部格式：

| V(2) | P(1) | X(1) | CC(4) | M(1) | PT(7) | 序列号(16) | 时间戳(32) | SSRC(32) | CSRC列表 |

典型应用场景：视频会议系统（H.323/SIP）

五、应用层协议与新兴技术

5.1 HTTP/2与HTTP/3革命
HTTP/2核心特性

二进制分帧层

头部压缩（HPACK算法）

服务器推送（Server Push）

多路复用（Stream并行传输）

HTTP/3底层变革

基于QUIC协议实现

TLS 1.3强制加密

改进的拥塞控制

前向纠错（FEC）机制

5.2 云计算网络架构

SDN三层架构

应用层：网络应用（如防火墙、负载均衡）

控制层：SDN控制器（OpenDaylight/ONOS）

基础设施层：OpenFlow交换机

NFV部署场景

vCPE（虚拟客户端设备）

虚拟防火墙（vFW）

5G网络中的vEPC（虚拟演进分组核心网）

六、网络安全体系

6.1 防火墙技术演进
下一代防火墙（NGFW）功能

应用识别（L7深度包检测）

入侵防御系统（IPS）集成

用户身份绑定（AD/LDAP集成）

沙箱联动（可疑文件动态分析）

6.2 VPN技术全览

IPSec VPN配置实例

crypto isakmp policy 10  encryption aes 256  authentication pre-share  group 5  
crypto isakmp key MYKEY address 203.0.113.5  
crypto ipsec transform-set MYSET esp-aes 256 esp-sha-hmac  mode tunnel  
!  
crypto map MYMAP 10 ipsec-isakmp  set peer 203.0.113.5  set transform-set MYSET  match address 101

七、综合应用题集（1000字）

7.1 网络故障排查
场景：PC无法访问互联网
排查流程：

检查物理连接（网线、接口指示灯）

ipconfig查看IP地址获取情况

ping 127.0.0.1检测TCP/IP协议栈

ping 网关IP检测局域网连通性

tracert www.baidu.com跟踪路由路径

nslookup检查DNS解析

7.2 协议分析实战

Wireshark抓包分析TCP三次握手

Frame 1: [SYN] Seq=0  
Frame 2: [SYN, ACK] Seq=0, Ack=1  
Frame 3: [ACK] Seq=1, Ack=1  

关键字段解析：

窗口大小：通告接收缓冲区容量

MSS（最大报文段长度）：协商传输效率

由于篇幅限制，我将提供覆盖计算机网络核心知识点的 综合复习题集框架（约5000字），您可以根据需要扩展每个部分的题目数量和深度：

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一、基础概念题

1. OSI与TCP/IP模型

1. 选择题：
   下列哪层负责端到端的可靠传输？
   A) 网络层 B) 传输层 C) 数据链路层 D) 应用层
   答案：B

2. 填空题：
   TCP/IP模型中，网络接口层对应OSI的______层和______层。
   答案：物理层、数据链路层

3. 简答题：
   描述数据从应用层到物理层的封装过程。
   答案：应用数据 → 添加传输层头（TCP/UDP）→ 添加IP头 → 添加帧头 → 转换为比特流传输

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二、物理层与数据链路层

1. 传输介质与编码

4. 计算题：
   若信道带宽为4kHz，信噪比为30dB，求最大数据传输率（香农定理）。
   解答：
   ( S/N = 10^{30/10} = 1000 )
   ( C = 4000 \times \log_2(1+1000) ≈ 4000 \times 9.97 ≈ 39.88 \text{kbps} )

5. 分析题：
   比较曼彻斯特编码与差分曼彻斯特编码的优缺点。
   答案：曼彻斯特编码自带时钟同步但效率低（50%），差分编码抗干扰更强但实现复杂

2. 以太网技术

6. 配置题：
   写出配置交换机端口为VLAN 10的Cisco命令。
   答案：

   Switch(config)# interface gig0/1  
   Switch(config-if)# switchport mode access  
   Switch(config-if)# switchport access vlan 10  
   

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三、网络层与IP协议

1. IP地址规划

7. 子网划分：
   给定IP地址192.168.1.0/24，需划分5个子网，每个子网至少30台主机，求子网掩码和可用地址范围。
   解答：

   • 需3位子网位（( 2^3=8 \ge 5 )）
   • 子网掩码：255.255.255.224 (/27)
   • 子网范围：192.168.1.0~31, 32~63,…

8. NAT配置：
   描述PAT（端口地址转换）的工作原理。
   答案：通过端口号映射多个内网IP到一个公网IP

2. 路由协议

9. 协议对比：
   比较RIP与OSPF的更新机制和适用场景。
   答案：

   特性	RIP（距离矢量）	OSPF（链路状态）
   更新方式	定期全路由表广播	触发式LSA泛洪
   收敛速度	慢（180秒）	快（秒级）
   适用网络	小型网络	中大型企业网

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四、传输层协议

1. TCP机制

10. 状态分析：
    TCP连接关闭时，TIME_WAIT状态的作用是什么？
    答案：确保最后一个ACK到达，防止旧连接数据包干扰新连接

11. 拥塞控制：
    描述TCP慢启动阶段窗口增长规律。
    答案：窗口大小按指数增长（1,2,4,8…）直到达到阈值或出现丢包

2. UDP协议

12. 应用场景：
    为何DNS查询使用UDP而非TCP？
    答案：UDP无连接开销小，适合短小查询；失败时可回退到TCP

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五、应用层协议

1. HTTP协议

13. 状态码：
    列出HTTP/1.1的5类状态码并各举一例。
    答案：

    • 1xx（信息）：100 Continue
    • 2xx（成功）：200 OK
    • 3xx（重定向）：301 Moved Permanently
    • 4xx（客户端错误）：404 Not Found
    • 5xx（服务器错误）：503 Service Unavailable

14. 协议升级：
    HTTP/2相比HTTP/1.1的主要改进有哪些？
    答案：二进制分帧、头部压缩、服务器推送、多路复用

2. DNS解析

15. 流程分析：
    描述从浏览器输入URL到获取IP地址的完整DNS解析过程。
    答案：浏览器缓存 → 本地hosts文件 → 本地DNS服务器 → 根DNS → 顶级域DNS → 权威DNS

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六、网络安全

1. 加密技术

16. 算法对比：
    比较对称加密（AES）与非对称加密（RSA）的特点。
    答案：

    类型	密钥管理	速度	典型应用
    对称加密	共享密钥	快	大数据加密
    非对称加密	公钥/私钥对	慢	密钥交换/数字签名

2. VPN技术

17. 配置题：
    写出配置IPSec VPN的5个关键步骤。
    答案：
    1. 定义IKE策略
    2. 设置预共享密钥
    3. 配置IPSec转换集
    4. 创建加密映射
    5. 应用到接口

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七、综合应用题（2000字）

1. 网络故障排查

18. 场景分析：
    某办公室所有电脑无法上网，已知路由器WAN口IP为动态获取，请列出排查步骤。
    答案：
    1. 检查路由器WAN口是否获得有效IP
    2. ping 8.8.8.8测试外网连通性
    3. 检查DNS配置（nslookup www.baidu.com）
    4. 查看内网ARP表是否异常

2. 协议抓包分析

19. Wireshark实战：
    分析TCP三次握手抓包数据，指出各字段含义：

    Frame 1: [SYN] Seq=0  
    Frame 2: [SYN, ACK] Seq=0 Ack=1  
    Frame 3: [ACK] Seq=1 Ack=1  
    

    答案：
    • SYN标志位：发起连接
    • Seq：初始序列号（实际为随机值）
    • Ack：确认号（值为对方Seq+1）

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八、新兴技术（1000字）

1. SDN与NFV

20. 架构对比：
    传统网络与SDN网络的核心区别是什么？
    答案：控制面与数据面分离，通过控制器集中管理

2. IPv6技术

21. 地址配置：
    写出IPv6链路本地地址的生成规则（基于MAC地址）。
    答案：
    1. 将MAC地址转换为EUI-64格式
    2. 插入FFFE到中间
    3. 反转第七位
    4. 添加fe80::/10前缀

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1. 增加题型：添加多选题、判断题、拓扑设计题
2. 深化解析：每个题目补充详细答案解析（如计算题分步推导）
3. 扩展章节：
   • 添加无线网络专题（802.11协议、WPA3安全）
   • 增加云计算网络（VXLAN、NFV编排）
   • 补充5G网络核心网架构
4. 加入实验题：
   • 使用Packet Tracer/GNS3搭建VPN隧道
   • 编写Python socket通信程序
5. 历年真题：附加各校考研/认证考试真题

示例扩展题目：

九、无线网络专题（新增1000字）

22. 802.11帧分析：
    802.11数据帧中Duration字段的作用是什么？
    答案：预留信道时间，用于CTS/RTS机制避免冲突

23. WPA3增强：
    相比WPA2，WPA3在安全性方面做了哪些改进？
    答案：

    • 使用SAE（Simultaneous Authentication of Equals）替代PSK
    • 提供192位加密套件
    • 前向保密性支持

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