2025年高职工业互联网技术(网络互联)期末测试卷及答案

2025年高职工业互联网技术(网络互联)期末测试卷及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.在工业互联网边缘计算架构中，下列哪一项技术最适合用于毫秒级闭环控制场景？A.MQTToverTCPB.OPCUAPub/SuboverTSNC.HTTP/2overTLSD.CoAPoverUDP答案：B解析：TSN（TimeSensitiveNetworking）提供确定性时延，OPCUAPub/Sub模型可在此之上实现亚毫秒级周期报文，满足运动控制需求；其余选项均不具备时间同步机制。2.某工厂采用5GuRLLC切片实现AGV调度，若空口往返时延要求≤5ms，则gNodeB调度时隙最合理的配置是：A.0.5ms单周期B.1ms单周期C.2ms双周期D.2.5ms单周期答案：A解析：0.5ms时隙在30kHz子载波间隔下对应1个时隙，往返一次为1ms，再叠加核心网转发及空口重传余量，可满足5ms指标；更大周期将超限。3.在IPv6工业网络中，为了与现存IPv4PROFINET设备互通，最优先推荐的过渡技术是：A.NATPTB.464XLATC.DSLiteD.双栈+代理AR答案：B解析：464XLAT在终端侧无状态，适合资源受限的现场设备；NATPT已废弃，DSLite需CGN，双栈+代理AR需修改PLC固件，成本高。4.下列关于TSN802.1Qbv时间感知整形器的描述，错误的是：A.通过门控列表GCL决定队列开闭B.可与传统以太网帧共存C.需全网gPTP时间同步D.高优先级队列在保护带内可抢占低优先级队列答案：D解析：保护带（GuardBand）内禁止发送任何帧，防止低优先级帧打断高优先级时隙，因此不存在抢占。5.某车间部署IOLinkWireless，要求每通道更新周期10ms，最多支持128字节过程数据，则物理层应选择的调制方式为：A.GFSK1MbpsB.QPSK2MbpsC.16QAM4MbpsD.OFDM54Mbps答案：B解析：128Byte×8bit÷10ms=102.4kbps，QPSK2Mbps在抗干扰与速率间平衡；GFSK速率不足，16QAM/OFDM对工业无线信道过于敏感。6.在ModbusTCP安全扩展（Modbus/TCPSecurity）中，实现会话机密性的首要步骤是：A.证书双向校验B.TLS握手协商加密套件C.随机生成UnitIDD.启用CRC32校验答案：B解析：TLS握手确定加密算法与密钥，后续报文全部加密；证书校验是身份认证步骤，UnitID与机密性无关。7.下列哪条YANG模型最适合描述工业互联网网络拓扑的时延指标？A.ietfinterfacesB.ietfyangtypesC.ietftetopologyD.ietfdetnettopology答案：D解析：DetNetYANG扩展了时延、抖动、丢包等确定性指标；tetopology侧重MPLSTE，interfaces仅描述接口状态。8.在OPCUAPub/SuboverUDPmulticast场景下，为防止组播风暴，交换机必须开启：A.IGMPSnoopingB.PIMSMC.MLDProxyD.BPDUGuard答案：A解析：IGMPSnooping可动态建立组播转发表，抑制未知组播泛滥；PIMSM用于路由域，MLD用于IPv6，BPDUGuard与组播无关。9.某企业采用边缘容器平台KubeEdge，若要让边缘节点在断网情况下持续运行AI推理，必须启用的离线模块是：A.EdgeMeshB.MetaManagerC.DeviceTwinD.EventBus答案：B解析：MetaManager将云侧CRD缓存到本地BadgerDB，断网时边缘业务可基于本地元数据继续调度；EdgeMesh负责服务发现，DeviceTwin同步设备影子，EventBus为MQTT代理，均无法单独保证离线运行。10.在工业WiFi6E场景，若需要实现“毫秒级漫游+空口切片”，应同时启用的协议特性是：A.802.11r+802.11axOFDMAB.802.11k+802.11vC.802.11u+802.11sD.802.11i+802.11w答案：A解析：802.11r（FastBSSTransition）缩短重关联时间，OFDMA提供子载波级切片；其余组合无漫游加速或切片能力。二、多项选择题（每题3分，共15分，多选少选均不得分）11.下列哪些机制共同保证了TSN网络中端到端时延上界？A.802.1Qbv门控B.802.1Qbu帧抢占C.802.1CB冗余复制D.802.1ASrev时间同步E.802.1QccSRP增强答案：A、B、D、E解析：Qbv、Qbu、Qcc、ASrev共同构成时延计算基础；CB用于可靠性，不直接约束时延上界。12.在5G专网与TSN异构互通的网关中，需要完成哪些关键映射？A.5GQFI↔TSNStreamIDB.5GQoSFlow↔TSNTrafficClassC.5GDRB↔TSNVLANIDD.5GCTAG↔TSNgPTPDomainE.5GURSP↔TSNUserPriority答案：A、B、E解析：QFI与StreamID一一对应，QoSFlow与TrafficClass映射，URSP决定UserPriority；DRB与VLANID无直接对应，CTAG为计费标签，与gPTP无关。13.下列关于OPCUAPub/SubUDP消息格式的描述，正确的有：A.使用UADPBinaryEncodingB.可携带96位PublisherIDC.支持SecurityKeyServices获取密钥D.组播地址范围–55E.头部包含NetworkMessageNumber用于分片答案：A、B、C、D解析：UADP为二进制编码，PublisherID可96位，SKS负责密钥分发，组播地址正确；UADP不支持分片，依赖IP层分片。14.在工业防火墙策略中，针对ModbusTCP的深层防护应检查哪些字段？A.TransactionIdentifierB.ProtocolIdentifierC.UnitIdentifierD.FunctionCodeE.DataAddress+Quantity答案：C、D、E解析：UnitID区分从站，FunctionCode与地址范围决定操作合法性；Transaction/ProtocolID为会话或协议常量，无需深度检查。15.下列哪些技术可用于工业现场“千兆无线”回程？A.802.11ad（60GHz）B.802.11ay（60GHz增强）C.802.15.3c（mmWaveWPAN）D.5GNR28GHzE.LiFi802.11bb答案：A、B、D、E解析：802.11ad/ay、NR毫米波、LiFi均可提供千兆级速率；802.15.3c为早期标准，产业生态弱，实际部署极少。三、判断题（每题1分，共10分，正确打“√”，错误打“×”）16.TSN802.1QciPerStreamFiltering可以在网桥入口直接丢弃超规帧，从而避免下游队列拥塞。答案：√解析：Qci基于令牌桶+过滤器，在入口执行监管，提前丢弃。17.OPCUAClientServer模式比Pub/Sub模式更适合大规模周期性数据采集。答案：×解析：Pub/Sub去中心化、无会话状态，适合百万节点周期性发布；ClientServer需维持会话与订阅，开销大。18.5GR16定义的IIoT5GLANService可以直接在UPF侧实现L2以太网转发，无需N6接口隧道。答案：√解析：5GLANService支持EthernetPDUSession，UPF本地交换，无需IP隧道。19.在IPv6overG3PLC电力线通信中，必须使用6LoWPANHC进行分片，因为MTU仅1280Byte。答案：×解析：G3PLCMTU约500Byte，低于1280，需6LoWPAN分片；但题干说“必须”，实际也可使用RFC4944，表述绝对化，判错。20.边缘计算节点使用KubeEdge+Docker时，Docker的overlay2驱动比devicemapper更适合确定性时延场景。答案：√解析：overlay2直接利用主机文件系统，无thinpool延迟；devicemapper存在快照映射抖动。21.工业PON2.0下行采用广播+AES128加密，密钥每1ms更新一次，可有效防止被动窃听。答案：√解析：G.984.3定义了churning密钥更新，1ms周期足够抵御暴力破解。22.在TSN与DetNet互通时，DetNetServiceLayer的“FlowID”与TSN的“StreamID”长度完全一致，均为64位。答案：×解析：DetNetFlowID可为64或128位，TSNStreamID为48位，二者不等长。23.使用IEEE802.1X2010进行工业交换机端口认证时，EAPTLS证书双向校验可防止中间人攻击。答案：√解析：EAPTLS要求双方出示证书，完成双向认证，可有效阻止伪造。24.在WiFi6OFDMA机制下，若AP给每个STA分配26toneRU，则理论上单5GHz信道最多同时调度74个STA。答案：√解析：20MHz信道含9个26toneRU，加上边缘未用子载波，理论最大74个RU，但受调度算法限制，数值正确。25.工业防火墙开启“白名单+自学习”模式后，首次上电阶段会自动放行所有未知流量并记录，之后不再学习。答案：×解析：自学习模式通常持续一个周期或手动关闭，并非“首次之后不再学习”，表述错误。四、填空题（每空2分，共20分）26.在5GTSN互通场景中，用于将5G系统时钟同步到gPTP域的精确时间协议报文封装在________层，协议号为________。答案：UDP，319解析：gPTPEvent报文采用UDP/319端口，遵循IEEE802.1AS2020。27.OPCUAPub/SuboverMQTT时，MetaDataQueueName的默认值是________，用于发布________信息。答案：$Metadata，DataSetMetaData解析：MQTT5.0规范定义，$Metadata主题存放DataSet元数据，供订阅端解码。28.若DetNetPREOF（PacketReplication&Elimination）采用SequenceNumberSubTLV长度为________字节，则最大可识别________个重复报文。答案：4，2^321解析：4字节序列号，取值0–2^321，循环使用。29.在TSN802.1Qbv调度中，保护带GuardBand大小应不小于最大________帧的传输时间，通常取________字节帧在1Gbps下的时隙。答案：非抢占，1530解析：1530Byte含前导码、IFG，约12.24μs，确保低优先级帧不会跨越时隙。30.工业WiFi6E中国开放频段为________GHz至________GHz，共________MHz。答案：5.925，7.125，1200解析：工信部2021年开放5925–7125MHz，合计1200MHz。31.采用G.SHDSL.bis进行工业远距离以太网延伸时，若使用________对线，每对线速率________Mbps，则最大可达________Mbps。答案：4，15，60解析：G.SHDSL.bis每线15Mbps，4线绑定60Mbps，距离可达2km。32.在IPv6overIEEE802.15.4中，6LoWPANHC1头部压缩可将IPv6首部长度从________字节压缩到________字节，压缩比约________%。答案：40，2，95解析：HC1压缩后仅剩版本、跳限，压缩比95%。33.若某TSN网络采用802.1QccCentralizedConfiguration，则CUC通过________协议将需求发送给CNC，CNC计算完毕后将________下发给网桥。答案：RESTCONF，YANGconfiguredXML解析：Qcc定义CUCCNC北向RESTCONF，CNC南向NETCONF/YANG。34.在ModbusTCP安全扩展中，TLS握手完成后，后续应用数据使用________记录层协议，其ContentType值为________（十六进制）。答案：TLS1.3，0x17解析：0x17表示ApplicationData。35.工业防火墙执行“DeepPacketInspectionforPROFINET”时，需解析________层帧中的________字段，以识别RT通道。答案：EthernetType=0x8892，FrameID解析：PROFINETRT基于Ethertype0x8892，FrameID区分循环/非循环。五、简答题（每题8分，共24分）36.简述5GTSN互通网关在时间同步、流量映射、资源预留三个层面的关键技术，并给出典型时延指标。答案与解析：（1）时间同步：网关内置gPTPGrandmaster功能，将5G系统时钟（通过GPS+SyncE）映射到gPTP域，UTC误差<100ns；终端侧UE充当gPTPSlave，实现空口+核心网+TSN桥接全路径同步。（2）流量映射：UPF支持EthernetPDUSession，将5GQoSFlow的QFI与TSNStreamID1:1映射；网关根据QFI对应的5QI、GBR参数，转换为TSNTrafficClass与TSpec（MaxIntervalFrames、MaxFrameSize），通过802.1QccSRP注册到CNC。（3）资源预留：CNC计算端到端时延上界，生成GCL门控列表，通过NETCONF下发给TSN桥；同时通过NEF向5GPCF发送PolicyAuthorization，创建URSP规则，将对应QFI绑定到uRLLC切片，空口预调度周期0.5ms。典型指标：空口往返4ms，核心网转发0.5ms，TSN有线段0.2ms，端到端最坏时延<5ms，抖动<±50µs。37.某汽车焊装车间原有PROFIBUSDP网络，现需无缝迁移到PROFINETIRT，请给出迁移步骤、风险点及回退方案。答案与解析：步骤：①网络评估：使用PROFINETScanner工具扫描现有DP拓扑，记录I/O映射、周期时间、从站数量；确认电缆Cat5e以上，交换机支持IRT。②设备替换：PLCCPU固件升级至V2.8以上，支持IRT；DP从站更换为带IRT接口的远程I/O，保留原有传感器/执行器线缆。③拓扑设计：采用线型+环网混合，环网启用MRPD（MediaRedundancyforPlannedDuplication），恢复时间0ms；IRT域设置发送时钟1ms，带宽预留30%。④参数移植：使用GSDML文件替代GSD，保持过程数据长度一致；在TIAPortal中配置IRT域，将轴控伺服纳入同步域，确保抖动<1µs。风险点：a.旧电缆近端串扰导致IRT帧CRC错误，需用CableIQ测试仪验证NEXT>40dB；b.第三方DP/PN网关延迟>200µs，破坏轴同步，需更换为支持IRT的网关；c.固件升级失败导致PLC停机，需提前备份SD卡。回退方案：保留原DP主站机架，切换开关使用“Y”型线缆，30分钟内可物理跳线回DP；同时离线保存Step7项目，确保24h内恢复生产。38.解释“工业互联网标识解析二级节点”与“Handle解析”在数据模型、解析协议、安全机制三方面的差异，并给出二级节点部署最小硬件规格。答案与解析：（1）数据模型：二级节点采用工信部《工业互联网标识解析二级节点技术要求》，数据模型为“标识+元数据+解析记录”，元数据含企业自定义扩展；Handle系统采用RFC3650，数据模型为“Handle值句柄+索引+权限掩码”，不支持工业扩展属性。（2）解析协议：二级节点支持HTTP/HTTPS、MQTT、CoAP，返回JSONLD；Handle原生协议为TCP/2641，返回二进制格式，需转换网关。（3）安全机制：二级节点采用国密SM2证书+双向TLS1.3，支持国产密码硬件；Handle使用RSA/ECC+HTTPS，密钥长度≥2048位，未强制国密。最小硬件规格：CPU8核×2.4GHz，内存32GB，SSD1TBRAID1，网络双万兆，支持国密加速卡（≥5000次/秒SM2签名），操作系统openEuler22.03LTS。六、综合应用题（共31分）39.某大型石化园区计划建设“5G+TSN+DetNet”融合网络，实现危险区域无人巡检。园区呈长方形2km×1km，部署20台5GgNodeB，200台TSN交换机，100台防爆AGV，500台无线摄像头（4K@30fps）。请完成：（1）给出分层拓扑图（文字描述即可），并说明核心、汇聚、接入三层设备选型与接口速率；（6分）（2）计算单台AGV控制流（周期2ms，数据量256Byte）在空口、TSN有线、DetNetPREOF复制三段路径的最坏时延，并验证是否满足<10ms；（8分）（3）设计安全方案，包含终端认证、数据加密、运维审计，给出协议与密钥长度；（8分）（4）若采用“云边端”AI推理，给出容器镜像分层策