2026年工业网关配置试题

2026年工业网关配置试题1单项选择题（每题2分，共20分）1.1在ModbusTCP报文中，功能码0x10的正确含义是A.读保持寄存器B.写单个寄存器C.写多个寄存器D.读输入寄存器答案：C解析：功能码0x10（十进制16）用于“写多个寄存器”，报文结构为：MBAP头+PDU中起始地址、数量、字节数及数据。1.2某工业网关支持OPCUA冗余对时，若PrimaryServer的UTC时间为t_p，SecondaryServer的UTC时间为t_s，本地时钟为t_l，则最佳同步策略应满足A.|t_l–(t_p+t_s)/2|≤ε，ε为同步容差B.t_l=max(t_p,t_s)C.t_l=min(t_p,t_s)D.t_l=t_p+RTT/2答案：A解析：冗余对时常用“中值法”抑制单点故障，取两源平均后评估偏差，若偏差在容差内则采纳。1.3当MQTT客户端使用QoS=2时，Broker在收到PUBLISH报文后应首先回复A.PUBACKB.PUBRECC.PUBRELD.PINGRESP答案：B解析：QoS=2采用四步握手：PUBLISH→PUBREC→PUBREL→PUBCOMP，Broker先回PUBREC。1.4某网关通过4GCAT4模块拨号，若RSSI=-85dBm，SINR=8dB，RSRP=-102dBm，则根据3GPPTS36.133，该链路理论上可稳定承载的最大调制方式为A.QPSKB.16QAMC.64QAMD.256QAM答案：B解析：RSRP<-100dBm且SINR<10dB时，CQI通常落在6~9，对应16QAM。1.5在IEC62443-3-3中，关于“安全级别SL-2”的描述，错误的是A.需抵御偶然攻击B.需记录安全事件C.需使用TLS1.3D.需身份鉴别答案：C解析：SL-2未强制TLS版本，仅要求加密与认证，TLS1.2亦可。1.6若网关CPU为Cortex-A53四核1GHz，运行FreeRTOS与Linux双系统，使用Jailhouse实现虚拟化，分配给实时域的内存为128MiB，Linux域内存为512MiB，则Jailhouse设备树中memory-region节点应声明A.<0x00x800000000x00x08000000>B.<0x00x800000000x00x20000000>C.<0x00x880000000x00x08000000>D.<0x00x880000000x00x20000000>答案：C解析：实时域位于Linux之后，起始地址0x88000000，长度128MiB=0x08000000。1.7某PROFINETIRT网络周期为1ms，预留带宽为30%，则理论上最大用户数据帧长为A.126BB.256BC.512BD.1024B答案：B解析：IRT时隙计算：1ms×70%×100Mb/s÷8≈875B，扣除帧头后用户数据约256B。1.8在Node-RED中，以下JSONata表达式可将payload数组[1,2,3,4,5]过滤出大于2的元素并求和A.payload[>2]

>sum()B.payload.sum(>2)C.sum(payload[>2])D.payload(>2)D.payload(>2)答案：C解析：JSONata中$sum(array)对数组求和，过滤条件写在[]内。1.9若网关采用RA-TLS进行远程认证，则RA-TLS握手阶段交换的Evidence结构体中不包含A.测量寄存器值B.签名者公钥C.时间戳D.对称会话密钥答案：D解析：会话密钥在握手后导出，不属于Evidence。1.10在Linux内核中，为将串口ttyS1的RX触发阈值从1B改为8B，应写入sysfs的文件是A./sys/class/tty/ttyS1/rx_trig_bytesB./sys/devices/platform/serial8250/rx_trigC./sys/class/tty/ttyS1/port_configD./proc/sys/dev/tty/rx_trig答案：A解析：8250驱动暴露rx_trig_bytes属性，动态调整FIFO触发级。2多项选择题（每题3分，共15分；多选少选均不得分）2.1下列哪些机制可有效降低工业网关MQTT重连风暴A.指数退避B.随机抖动C.快速重连D.遗嘱消息E.会话保持答案：ABE解析：指数退避+抖动分散重连时刻；会话保持减少重复订阅；遗嘱消息与风暴无关。2.2关于TSN802.1Qbv时间感知整形，正确的是A.门控列表循环执行B.每个队列可绑定多个门C.保护带会浪费带宽D.需要全局时间同步E.低优先级队列可在门开期间任意发送答案：ACD解析：门控列表周期性执行；保护带避免帧冲突；需gPTP同步；低优先级仍受门状态限制。2.3在OpenVPN场景下，以下哪些算法组合可满足SL-3加密要求A.AES-256-GCM+ECDH-P384B.ChaCha20-Poly1305+X25519C.AES-128-CBC+RSA-2048D.SM4-GCM+SM2E.AES-256-CBC+DH-1024答案：ABD解析：SL-3需≥256bit等效安全，CBC模式已不推荐，DH-1024不足。2.4某网关使用DeviceHub协议接入华为云，以下哪些参数必须在bootstrap阶段写入NVA.ProductKeyB.DeviceNameC.DeviceSecretD.ServerCAE.MQTT心跳周期答案：ABCD解析：心跳周期可云端下发，其余为设备身份凭证，需预置。2.5在Yocto构建中，下列哪些层（layer）提供实时补丁集A.meta-intelB.meta-rtC.meta-openembeddedD.meta-xilinx-rtE.meta-virtualization答案：BD解析：meta-rt与meta-xilinx-rt集成PREEMPT_RT补丁。3判断题（每题1分，共10分；正确打“√”，错误打“×”）3.1在CANopen网络中，NMT命令字0x82表示进入Pre-operational状态。答案：√3.2若JSON字符串{"v":1.0}被解析为IEEE754单精度浮点，则其在内存中的十六进制为0x3F800000。答案：√3.3当使用Wireshark解密TLS流量时，只需拥有服务器证书私钥即可。答案：×解析：需捕获ECDHE前向加密会话的预主密钥或密钥日志。3.4在Linuxcgroupsv2中，cpu.max文件格式为“quotaperiod”，若写入“max100000”表示不限速。答案：√3.5OPCUAPubSuboverUDP使用端口4840。答案：×解析：4840为TCP端口，UDP无默认端口，需配置。3.6若网关EMC测试依据IEC61000-4-2，接触放电等级3为6kV。答案：√3.7在RS-485总线中，终端电阻应并联在电缆两端，阻值等于特性阻抗，典型120Ω。答案：√3.8当使用ZephyrRTOS时，k_mutex可以被ISR上下文获取。答案：×解析：mutex不可在ISR中使用，需用k_sem。3.9若NTP客户端与服务器之间网络延迟为δ，则本地时钟偏移θ可通过公式θ=[(T_2-T_1)-(T_4-T_3)]/2估算，其中T_1为请求发送时间，T_2为服务器接收时间，T_3为服务器回复时间，T_4为客户端接收时间。答案：√3.10在MQTT5.0中，用户属性（UserProperties）属于可变头。答案：×解析：用户属性位于有效载荷前，但归类为“属性”字段，不属于可变头。4填空题（每空2分，共20分）4.1在Linux设备树中，若需将GPIO5_3配置为中断触发下降沿，其节点属性应写为gpios=<&gpio53GPIO_ACTIVE_LOW>;interrupt-parent=<&gpio5>;interrupts=<3______>;答案：IRQ_TYPE_EDGE_FALLING4.2若某网关采用ECC-256证书，其公钥长度为_______bit，签名长度为_______bit。答案：512,5124.3在PROFIBUSDP轮询周期计算中，若总线速率为1.5Mb/s，报文平均长度为12B，则理论最大站数为_______（假设无间隙时间）。答案：125解析：1.5Mb/s÷(12×8b)×1ms≈15625帧/s，每站每周期1帧，周期1ms，故125站。4.4若MQTT主题设计为factory/line/{line_id}/station/{station_id}/tag/{tag_name}，则通配符订阅factory/+/station/+/tag/+可匹配_______层主题。答案：54.5在TSN802.1AS中，gPTP时间同步精度要求不超过_______ns。答案：10004.6若网关使用AES-256-GCM加密，每包额外开销为_______B（含IV与TAG）。答案：28解析：IV12B，TAG16B。4.7当采用RA-TLS时，Quote的签名算法为_______。答案：ECDSA-P2564.8在CANFD中，若数据段速率为5Mb/s，则BRS位应置_______。答案：14.9若Node-RED函数节点需将msg.payload从字符串“123”转为整数，代码为_______。答案：msg.payload=Number(msg.payload);returnmsg;4.10若OpenWrt防火墙需允许IPv6前缀2001:db8::/64的UDP端口5683，则uci命令为uciaddfirewallrule;ucisetfirewall.@rule[-1]._______=‘5683’。答案：dest_port5简答题（每题10分，共30分）5.1某工厂现场共有三条ModbusRTU总线，波特率9600，数据位8，停止位1，无校验，最大帧长256B，每帧间隔需≥3.5字符时间。若网关采用轮询方式，每条总线挂接20台设备，每台设备读保持寄存器8字，写单个寄存器1字，试计算完成一轮所需最小时间，并给出提高实时性的两项措施。答案：单帧长度=1+8+1=10bit/字节，256B帧=2560bit，传输时间T_f=2560/9600≈266.7ms。3.5字符时间=3.5×10/9600≈3.6ms。单设备交互：读请求+响应=2帧，写请求+响应=2帧，共4帧，间隔3×3.6ms。单设备时间T_d=4×266.7+3×3.6≈1077ms。单总线20设备，串行轮询，总时间T_b=20×1077≈21.5s。三条总线并行，最小时间由最慢决定，仍为21.5s。提高实时性措施：1.将读写分离，采用变化上报，减少写轮询；2.提高波特率至115200，T_f降至22ms，单设备T_d≈92ms，总线周期降至1.8s。5.2阐述工业网关在IPv6-only网络中通过NAT64访问IPv4云端的完整流程，包括DNS64、地址映射、会话保持与故障回退。答案：1.网关发起DNS查询A记录，DNS64服务器合成AAAA记录，前缀为64:ff9b::/96，嵌入IPv4地址；2.网关使用合成IPv6目的地址发送数据包；3.NAT64设备截取，剥离前缀，将源IPv6地址映射到池内IPv4，建立会话表<SRCv6,DSTv4,Portv6,Portv4,Protocol>；4.云端回包至NAT64，查表转换，恢复IPv6地址；5.会话保持：NAT64默认空闲超时120s，网关周期发送TCPKeepalive或MQTTPING，刷新会话；6.故障回退：若NAT64池耗尽，返回ICMPv6错误，网关缓存A记录，通过464XLAT或双栈代理回退，切换至SLAAC获取IPv4临时地址，维持业务。5.3某网关基于ZynqUltraScale+MPSoC，PL端实现8路RS-485隔离串口，PS端运行Linux。现需实现<500μs的串口帧时间戳，请给出FPGA与Linux协同设计方案，包括硬件计时器、AXI接口、驱动与用户空间API。答案：1.PL端为每路UART集成64bitAXI计时器，时钟200MHz，精度5ns；2.在RX完成中断时，锁存计时器值到FIFO，与数据一起经AXI-Stream送入DMA；3.驱动使用dmaengine，每接收一帧构造skb，附加tstamp扩展；4.内核配置CONFIG_PTP_1588_CLOCK，将计时器注册为ptp_clock，提供ioctlPTP_SYS_OFFSET；5.用户空间使用SO_TIMESTAMPING，标志SOF_TIMESTAMPING_RX_HARDWARE，recvmsg获取cmsghdr，时间戳精度<500μs；6.设备树中声明时钟源：ptp_clk:timer@a0000000{compatible="xlnx,axitime-1.0";reg=<0x00xa00000000x00x10000>;interrupts=<...>;clock-frequency=<200000000>;}；7.驱动实现pps捕获，用于gPTP，确保跨串口与以太网同步。6计算题（共25分）6.1（8分）某工业网关通过以太网采集100Hz振动信号，每通道采样点1024，分辨率24bit，共4通道，需封装为MQTTpayload，采用JSON数组，浮点保留4位小数，压缩算法为DEFLATE，压缩比约0.3，计算每分钟实际网络流量，并评估在4G链路（上行带宽5Mb/s）下的链路占用率。答案：原始数据量：4×1024×24bit=98304bit=12288B/帧每秒帧数：100原始流量：12288×100=1.2288MB/s=9.8304Mb/sJSON文本：浮点数组约[0.1234,…]，共1024×4=4096个数，每数7字节（含逗号），总长度≈4096×7=28672B/帧DEFLATE后：28672×0.3≈8601.6B/帧实际流量：8601.6×100=860160B/s=6.88128Mb/s每分钟：6.88128×60=412.88Mb链路占用率：6.88128/5=137.6%>100%，需降采样或二进制协议。6.2（9分）某TSN网络采用802.1Qbv，周期T=2ms，保护带G=0.1ms，门控列表共8个时隙，每个时隙长度相等，需传输三种流量：A类周期帧长64B，周期1ms，共10条；B类周期帧长256B，周期2ms，共5条；C类Best-effort，帧长1500B，共3条。计算最小周期时隙长度，并验证是否可调度。答案：单周期内：A类：10×64×8=5120bit，每1ms出现两次，故2×5120=1024