2025年网络编程技术试题及答案

2025年网络编程技术试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.在TCP连接建立过程中，若客户端发送SYN包后未收到ACK+SYN响应，客户端会执行以下哪种操作？A.立即关闭连接B.启动指数退避重传机制C.直接发送RST包终止连接D.切换为UDP协议重新尝试答案：B。TCP重传机制采用指数退避策略，首次重传间隔为1秒，后续间隔加倍（2秒、4秒等），最大重传次数由系统配置决定。2.以下关于UDP协议的描述，错误的是：A.支持多播和广播B.提供端到端流量控制C.头部开销小于TCPD.适用于实时音视频传输答案：B。UDP不提供流量控制和拥塞控制机制，这些需要应用层自行实现。3.HTTP/2协议中，用于标识流优先级的字段位于：A.数据帧（DATA）B.头部帧（HEADERS）C.优先级帧（PRIORITY）D.推流帧（PUSH_PROMISE）答案：C。PRIORITY帧包含31位的流依赖标识和8位的权重字段，用于指定流的优先级顺序。4.当使用Socket编程时，以下哪项操作会触发TCP的MSS（最大段大小）协商？A.调用bind()函数B.调用connect()函数C.调用listen()函数D.调用accept()函数答案：B。MSS协商发生在TCP三次握手阶段，客户端在SYN包中携带MSS选项，服务端在SYN+ACK包中响应，最终取两者最小值作为实际MSS。5.Nagle算法的主要目的是：A.减少网络中的小分组数量B.提高UDP传输可靠性C.优化TCP拥塞窗口计算D.加速TLS握手过程答案：A。Nagle算法通过合并小分组（小于MSS）发送，减少IP层分片和网络拥塞，默认在大多数操作系统中启用。6.TLS1.3握手过程中，客户端首次发送的消息不包含：A.ClientHelloB.密钥共享参数（如ECDH公钥）C.签名的握手消息D.支持的密码套件列表答案：C。TLS1.3将认证信息延迟到第二次握手（ServerHello后），首次ClientHello仅包含密钥交换参数和密码套件。7.WebSocket协议中，控制帧的Opcode字段最高位为：A.0x00B.0x80C.0x0FD.0xF0答案：B。控制帧（如关闭帧、Ping/Pong帧）的Opcode最高位为1（0x80），数据帧（文本/二进制）最高位为0。8.QUIC协议实现多路复用的关键机制是：A.使用不同的TCP端口B.为每个流分配唯一的流IDC.基于UDP的多包并行传输D.动态调整拥塞窗口大小答案：B。QUIC通过为每个流（Stream）分配62位的流ID，在同一个UDP连接中复用多个独立的数据流，避免TCP的队头阻塞问题。9.在Linux的epoll模型中，以下哪种事件触发方式可能导致事件丢失？A.水平触发（LT）B.边缘触发（ET）C.边缘触发+非阻塞IOD.水平触发+阻塞IO答案：B。ET模式仅在文件描述符状态变化时触发事件，若未及时处理所有数据，可能导致后续事件被遗漏，需配合非阻塞IO循环读取。10.BBR拥塞控制算法的核心观测指标是：A.丢包率B.往返时间（RTT）C.发送窗口大小D.链路利用率答案：B。BBR通过测量最小RTT（RTprop）和最大链路带宽（BtlBw）来调整发送速率，目标是充分利用带宽且不增加排队延迟。二、填空题（每题2分，共20分）1.TCP头部中，用于标识数据段顺序的字段是（32位序列号）。2.HTTP/2协议将请求和响应拆分为更小的帧，其核心分层结构是（二进制分帧层）。3.在Socket编程中，调用（bind()）函数可将套接字与特定IP地址和端口绑定。4.TLS1.3协议废弃了（RSA）密钥交换方式，默认使用基于椭圆曲线的（ECDH）算法。5.UDP数据报的校验和计算覆盖（伪头部）、（UDP头部）和（数据部分）。6.Linux系统中，epoll支持的三种事件类型是（EPOLLIN）、（EPOLLOUT）和（EPOLLERR）。7.QUIC协议使用（64位）的连接标识（ConnectionID）替代TCP的四元组（源IP、源端口、目的IP、目的端口）。8.WebSocket帧的有效载荷长度字段若为126，则后续需要（2字节）存储实际长度；若为127，则需要（8字节）。9.DNS查询过程中，本地递归服务器未缓存目标记录时，会依次查询（根域名服务器）、（顶级域名服务器）和（权威域名服务器）。10.设置套接字选项SO_REUSEADDR的作用是（允许端口在TIME_WAIT状态下被重用）。三、简答题（每题8分，共40分）1.简述TCP三次握手过程中“第二次握手为何需要同时发送ACK和SYN”。答案：TCP连接建立需要双方确认对方的发送和接收能力。第一次握手（SYN=1）客户端向服务端发送连接请求，服务端收到后需确认客户端的发送能力（返回ACK=客户端SYN+1）；同时服务端需发起自己的连接请求（发送SYN=1），因此第二次握手是SYN+ACK的组合包。第三次握手（ACK=服务端SYN+1）客户端确认服务端的发送能力，至此双方确认双向通信正常。2.HTTP/1.1到HTTP/2的主要改进有哪些？至少列举4项并说明其作用。答案：（1）二进制分帧：将请求/响应拆分为二进制帧（Header帧、Data帧等），提升解析效率；（2）多路复用：通过流（Stream）标识在单一TCP连接上并发处理多个请求，解决HTTP/1.1的队头阻塞；（3）头部压缩（HPACK）：使用静态/动态字典压缩重复的请求头，减少带宽消耗；（4）服务器推送（ServerPush）：服务端主动向客户端发送关联资源（如HTML引用的CSS），减少客户端请求次数；（5）优先级控制：为流分配优先级，确保关键资源优先传输。3.异步IO（AsyncIO）与非阻塞IO（Non-blockingIO）的核心区别是什么？举例说明应用场景。答案：非阻塞IO是指当IO操作无法立即完成时（如读取空缓冲区），系统调用立即返回错误（如EAGAIN），应用程序需轮询检查是否就绪；而异步IO是指应用程序发起IO操作后继续执行其他任务，当IO完成时通过回调或信号通知应用程序处理结果。例如，在高并发的Web服务器中，非阻塞IO需配合轮询（如epoll）实现多连接管理，而异步IO（如Windows的IOCP或Linux的io_uring）可完全脱离轮询，由内核直接通知结果，适用于大文件传输或数据库读写等耗时操作。4.WebSocket与HTTP的关系是什么？为何说WebSocket是“全双工”通信协议？答案：WebSocket基于HTTP握手建立连接（通过HTTP/1.1的Upgrade头部），握手成功后切换为WebSocket协议。与HTTP的“请求-响应”模式不同，WebSocket允许客户端和服务端同时主动发送数据，双方的发送和接收通道独立，因此是全双工通信。例如，实时聊天应用中，客户端发送消息的同时，服务端可推送系统通知，无需等待对方请求。5.QUIC协议相比TCP+TLS+HTTP/2的组合，在性能上有哪些优势？答案：（1）连接建立更快：QUIC基于UDP，首次握手仅需1-RTT（TLS1.3的0-RTT复用需预共享密钥），而TCP+TLS需2-3-RTT；（2）避免队头阻塞：TCP中某一包丢失会阻塞后续包的传递，QUIC通过流级别的丢包重传（不同流独立）避免全局阻塞；（3）连接迁移：QUIC使用ConnectionID标识连接，终端切换网络（如Wi-Fi→4G）时无需重新建立连接（TCP依赖四元组，IP变化需重连）；（4）内置加密：QUIC默认集成TLS1.3，减少协议栈复杂度，避免TCP与TLS层间的优化冲突。四、编程题（每题10分，共20分）1.请用Python的asyncio模块实现一个异步TCP服务器，要求：监听:8888客户端连接后，发送"Welcome!Pleaseinputyourname:"接收客户端输入的姓名（假设为单行文本）回复"Hello,[姓名]!"并关闭连接答案：```pythonimportasyncioasyncdefhandle_client(reader:asyncio.StreamReader,writer:asyncio.StreamWriter):发送欢迎信息welcome_msg="Welcome!Pleaseinputyourname:\n"writer.write(welcome_msg.encode())awaitwriter.drain()读取客户端输入try:name=awaitreader.readline()name=name.decode().strip()exceptConnectionResetError:print("Clientdisconnectedprematurely")return回复消息并关闭连接response=f"Hello,{name}!\n"writer.write(response.encode())awaitwriter.drain()writer.close()awaitwriter.wait_closed()asyncdefmain():server=awaitasyncio.start_server(handle_client,'',8888)asyncwithserver:print(f'Servingon{server.sockets[0].getsockname()}')awaitserver.serve_forever()if__name__=="__main__":asyncio.run(main())```2.请用C语言编写一个UDP客户端程序，要求：向00:5000发送文件（文件路径通过命令行参数传入）每次发送1024字节的数据报包含错误处理（如文件打开失败、sendto失败等）答案：```cinclude<stdio.h>include<stdlib.h>include<string.h>include<unistd.h>include<sys/socket.h>include<netinet/in.h>include<arpa/inet.h>defineBUFFER_SIZE1024intmain(intargc,charargv[]){if(argc!=2){fprintf(stderr,"Usage:%s<file_path>\n",argv[0]);exit(EXIT_FAILURE);}//打开文件FILEfile=fopen(argv[1],"rb");if(!file){perror("Failedtoopenfile");exit(EXIT_FAILURE);}//创建UDP套接字intsockfd=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0);if(sockfd<0){perror("socketcreationfailed");fclose(file);exit(EXIT_FAILURE);}//配置服务端地址structsockaddr_inserv_addr;memset(&serv_addr,0,sizeof(serv_addr));serv_addr.sin_family=AF_INET;serv_addr.sin_port=htons(5000);if(inet_pton(AF_INET,"00",&serv_addr.sin_addr)<=0){perror("invalidserveraddress");close(sockfd);fclose(file);exit(EXIT_FAILURE);}//读取并发送文件数据charbuffer[BUFFER_SIZE];ssize_tbytes_read;while((bytes_read=fread(buffer,1,BUFFER_SIZE,file))>0){ssize_tbytes_sent=sendto(sockfd,buffer,bytes_read,0,