2009 ~ 2019 年 408【计算机网络】大题解析

2009 年 路由算法（9’）

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某网络拓扑如下图所示，路由器 R1 通过接口 E1 、E2 分别连接局域网 1 、局域网 2 ，通过接口 L0 连接路由器 R2 ，并通过路由器 R2 连接域名服务器与互联网。R1 的 L0 接口的 IP 地址是 202.118.2.1 ；R2 的 L0 接口的 IP 地址是 202.118.2.2 ，L1 接口的 IP 地址是 130.11.120.1 ，E0 接口的 IP 地址是 202.118.3.1 ；域名服务器的 IP 地址是 202.118.3.2 。

R1 和 R2 的路由表结构为：

目的网络 IP 地址	子网掩码	下一跳 IP 地址	接口

（1）将 IP 地址空间 202.118.1.0/24 划分为 2 个子网，分别分配给局域网 1 和局域网 2 ，每个局域网需分配的 IP 地址数不少于 120 个。请给出子网划分结果，说明理由或给出必要的计算过程。
（2）请给出 R1 的路由表，使其明确包括到局域网 1 的路由、局域网 2 的路由、域名服务器的主机路由和互联网的路由。
（3）请采用路由聚合技术，给出 R2 到局域网 1 和局域网 2 的路由。

【解析】：

2010 年 介质访问控制（9’）

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某局域网采用 CSMA/CD 协议实现介质访问控制，数据传输速率为 10Mbps ，主机甲和主机乙之间的距离为 2km ，信号传播速度为 200000km/s 。请回答下列问题，要求说明理由或写出计算过程。

（1）若主机甲和主机乙发送数据时发生冲突，则从开始发送数据时刻起，到两台主机均检测到冲突时刻止，最短需经过多长时间？最长需经过多长时间（假设主机甲和主机乙发送数据过程中，其他主机不发送数据） ?
（2）若网络不存在任何冲突与差错，主机甲总是以标准的最长以太网数据帧（1518 字节）向主机乙发送数据， 主机乙每成功收到一个数据帧后立即向主机甲发送一个 64 字节的确认帧，主机甲收到确认帧后方可发送下一个数据帧。此时主机甲的有效数据传输速率是多少？ （不考虑以太网帧的前导码）

【解析】：

2011 年 万维网 WWW（9’）

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某主机的 MAC 地址为 00-15-C5-C1-5E-28 ，IP 地址为 10.2.128.10.0（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 个字节的十六进制及 ASCII 码内容。

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？
（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？
（3）假设 HTTP/ 1.1 协议以待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 ?
（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？

注：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。

【解析】：

（1）以太网帧的数据部分是 IP 数据报，只要数出相应字段所在的字节即可。由图可知以太网帧头部有 6 + 6 + 2 = 14 字节，IP 数据报首部的目的 IP 地址字段前有 4 × 4 = 16 字节，从帧的第 1 字节开始数 14 + 16 = 30 字节，得目的 IP 地址 40.aa.62.20（十六进制），转换成十进制为 64.170.98.32 。可知以太网帧的前 6 字节 00-21-27-21-51-ee 是目的 MAC 地址，即为主机的默认网关 10.2.128.1 端口的 MAC 地址。

（2）ARP 协议用于解决 IP 地址到 MAC 地址的映射问题。 主机的 ARP 进程在本以太网以广播的形式发送 ARP 请求分组，在以太网上广播时，以太网帧的目的地址为全 1 ，即 FF-FF-FF-FF-FF-FF 。

（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。第一个 RTT 用于请求 Web 页面，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）源 IP 地址 0a.02.80.64 改为 65.0c.7b.0f ；生存时间（TTL）减 1 ；校验和字段重新计算。私有地址和 Internet 上的主机通信时，须由 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 101.12.123.1 5）。因此，源 IP 地址字段 0a 02 80 64 变为 65 0c 7b 0f 。IP 数据报每经过一个路由器，生存时间 TTL 值就减 1 ，并重新计算首部校验和。若 IP 分组的长度超过输出链路的 MTU ，则总长度字段、标志字段、片偏移字段也要发生变化。

注意：题 47-b 图中每行前 4bit 是数据帧的字节计数，不属于以太网数据帧的内容。

2012 年 TCP 协议（9’）

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主机 H 通过快速以太网连接 Internet ，IP 地址为 192.168 .0 .8 ，服务器 S 的 IP 地址为 211.68.71.80 。H 与 S 使用 TCP 通信时，在 H 上捕获的其中 5 个 IP 分组如题 47-a 表所示。

请回答下列问题。
（1）题 47-a 表中的 IP 分组中，哪几个是由 H 发送的？哪几个完成了 TCP 连接建立过程？哪几个在通过快速以太网传输时进行了填充？
（2）根据题 47-a 表中的 IP 分组，分析 S 已经收到的应用层数据字节数是多少？
（3）若题 47-a 表中的某个 IP 分组在 S 发出时的前 40 字节如题 47-b 表所示，则该 IP 分组到达 H 时经过了多少个路由器？

【解析】：

（1）由题 47-a 表看出，源 IP 地址为 IP 分组头的第 13-16 字节。表中 1、3、4 号分组的源 IP 地址均为 192.168.0.8（c0a8 0008H) ，所以 1、3、4 号分组是由 H 发送的。

题 47-a 表中，1 号分组封装的 TCP 段的 SYN = 1 ，ACK = 0 ，seq = 846b 41c5H ；2 号分组封装的 TCP 段的 SYN = 1 ，ACK = 1 ，seq = e059 9fefH ，ack = 846b 41c6H ；3 号分组封装的 TCP 段的 ACK = 1 ，seq = 846b 41c6H ，ack = e059 9ff0H ，所以 1、2、3 号分组完成了 TCP 连接的建立过程。

由于快速以太网数据帧有效载荷的最小长度为 46 字节， 表中 3、5 号分组的总长度为 40（28H）字节，小于 46 字节， 其余分组总长度均大于 46 字节。所以 3、5 号分组通过快速以太网传输时需要填充。

（2）由 3 号分组封装的 TCP 段可知，发送应用层数据初始序号为 846b 41c6H ，由 5 号分组封装的 TCP 段可知，ack 为 846b 41d6H ，所以 S 已经收到的应用层数据的字节数为 846b 41d6H - 846b 41c6H = 10H = 16B 。(2 分）

（3）由于 S 发出的 IP 分组的标识＝ 6811H ，所以该分组所对应的是题 47-a 表中的 5 号分组。S 发出的 IP 分组的 TTL = 40H = 64 ，5 号分组的 TTL = 31H = 49 ，64 - 49 = 15 。所以，可以推断该 IP 分组到达 H 时经过了 15 个路由器。( 2 分）

2013 年 IPv6（9’）

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假设 Internet 的两个自治系统构成的网络如下图所示，自治系统 AS1 由路由器 R1 连接 2 个子网构成；自治系统 AS2 由路由器 R2 、R3 互联并连接 3 个子网构成。各子网地址、R2 的接口名、R1 与 R3 的部分接口 IP 地址如下图所示。

请回答下列问题。
（1）假设路由表结构如下表所示。请利用路由聚合技术，给出 R2 的路由表，要求包括到达上图中所有子网的路由，且路由表中的路由项尽可能少。

目的网络	下一跳	接口

（2）若 R2 收到一个目的 IP 地址为 194.17.20.200 的 IP 分组，R2 会通过哪个接口转发该 IP 分组？
（3）R1 与 R2 之间利用哪个路由协议交换路由信息？该路由协议的报文被封装到哪个协议的分组中进行传输？

【解析】：

2014 年 IPv6（9’）

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请根据题 42 描述的网络，继续回答下列问题。
（1）假设路由表结构如下表所示，请给出题 42 图中 R1 的路由表，要求包括到达题 42 图中子网 192.1.x.x 的路由，且路由表中的路由项尽可能少。

目的网络	下一跳	接口

（2）当主机 192.1.1.130 向主机 192 . 1.7.211 发送一个 TTL = 64 的 IP 分组时，R1 通过哪个接口转发该 IP 分组？主机 192.1.7.211 收到的 IP 分组 TTL 是多少？
（3）若 R1 增加一条 Metric 为 10 的链路连接 Internet ，则题 42 表中 R1 的 LSI 需要增加哪些信息？

【解析】：

2015 年 路由算法（9’）

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某网络拓扑如下图所示，其中路由器内网接口、DHCP 服务器、WWW 服务器与主机 1 均采用静态 IP 地址配置，相关地址信息见图中标注；主机 2 ～主机 N 通过 DHCP 服务器动态获取 IP 地址等配置信息。

请回答下列问题。
（1）DHCP 服务器可为主机 2 ～ 主机 N 动态分配 IP 地址的最大范围是什么？主机 2 使用 DHCP 协议获取 IP 地址的过程中，发送的封装 DHCP Discover 报文的 IP 分组的源 IP 地址和目的 IP 地址分别是什么？
（2）若主机 2 的 ARP 表为空，该主机访问 Internet 时，发出的第一个以太网帧的目的 MAC 地址是什么？封装主机 2 发往 Internet 的 IP 分组的以太网帧的目的 MAC 地址是什么？
（3）若主机 1 的子网掩码和默认网关分别配置为 255.255.255.0 和 111.123.15.2 ，则该主机是否能访问 WWW 服务器？是否能访问 Internet ？请说明理由。

【解析】：

2016 年 TCP 协议（9’）

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假设设题 33 ~ 41 图中的 H3 访问 Web 服务器 S 时，S 为新建 TCP 连接分配了 20KB（K = 1024）的接收缓存， 最大段长 MSS = 1KB ，平均往返时间 RTT = 200ms 。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， 拥塞窗口初始阅值为 32KB ；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？
（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？
（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） ?
（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？

【解析】：

2017 年 流量控制与可靠传输机制（9’）

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甲乙双方均采用后退 N 帧协议（GBN）进行待续的双向数据传输，且双方始终采用捎带确认，帧长均为 1000B 。S_x,y 和 R_x,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 100Mbps ，RTT = 0.96ms 。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 S_x,y 形式给出。）
（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 S_x,y 形式给出。）
（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 S_x,y 形式给出。）
（4）甲方可以达到的最大信道利用率是多少？

【解析】：

2018 年 路由算法（7’）

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某公司的网络如题 47 图所示。IP 地址空间 192.168. 1.0/24 被均分给销售部和技术部两个子网，并已分别为部分主机和路由器接口分配了 IP 地址，销售部子网的 MTU = 1500B ，技术部子网的 MTU = 800B 。请回答下列问题。

（1）销售部子网的广播地址是什么？技术部子网的子网地址是什么？ 若每个主机仅分配一个 IP 地址，则技术部子网还可以连接多少台主机？
（2）假设主机 192.168.1.1 向主机 192.168.1.208 发送一个总长度为 1500B 的 IP 分组，IP 分组
的头部长度为 20B ，路由器在通过接口 F1 转发该 IP 分组时进行了分片。若分片时尽可能分为最大片，则一个最大 IP 分片封装数据的字节数是多少？至少需要分为几个分片？每个分片的片偏移量是多少？

【解析】：

2019 年 移动 IP（9’）

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某网络拓扑如题 47 图所示，其中 R 为路由器，主机 H1 ~ H4 的 IP 地址配置以及 R 的各接口 IP 地址配置如图中所示。现有若干以太网交换机（无 VLAN 功能）和路由器两类网络互连设备可供选择。

请回答下列问题：
（1）设备 1 、设备 2 和设备 3 分别应选择什么类型的网络设备？
（2）设备 1 、设备 2 和设备 3 中， 哪几个设备的接口需要配置 IP 地址？为对应的接口配置正确的 IP 地址。
（3）为确保主机 H1 ~ H4 能够访问 Internet ，R 需要提供什么服务？
（4）若主机 H3 发送一个目的地址为 192.168.1.127 的 IP 数据报，网络中哪几个主机会接收该数据报？

【解析】：