科技大学数据科学与大数据技术专业《计算机网络》2025年期末试卷及答案

科技大学数据科学与大数据技术专业《计算机网络》2025年期末试卷及答案考试时间：120分钟总分：100分姓名：__________学号：__________班级：__________说明：1.本试卷适用于数据科学与大数据技术专业本科学生，侧重考查计算机网络基础理论、协议应用及与大数据处理相关的网络场景；2.所有答案需写在答题纸指定位置，写在试卷上无效；3.计算题需写出详细步骤，简答题需简明扼要、重点突出。一、单项选择题（每题2分，共20分）请将正确选项的字母填在答题纸对应括号内，多选、错选、不选均不得分。在OSI参考模型中，负责数据加密与解密、压缩与解压缩的层次是（）A.应用层B.表示层C.会话层D.传输层2.下列关于IP地址的说法，错误的是（）A.IPv4地址由32位二进制数组成，采用点分十进制表示B.IPv6地址由128位二进制数组成，采用冒号十六进制表示C.IPv4地址分为A、B、C、D、E五类D.一个C类IPv4地址最多可容纳256台主机3.在TCP/IP协议簇中，负责将IP地址映射为MAC地址的协议是（）A.ARPB.ICMPC.DNSD.DHCP4.大数据传输过程中，下列传输层协议最适合高吞吐量、可容忍少量丢包场景的是（）A.TCPB.UDPC.SMTPD.FTP5.以下网络设备中，工作在OSI模型物理层的是（）A.路由器B.交换机C.集线器D.网桥6.以太网中，当两个节点同时发送数据导致冲突时，采用的重发机制是（）A.超时重传B.退避N步（Back-off）C.确认应答D.流量控制7.用于实现域名与IP地址映射的服务是（）A.DHCPB.DNSC.WINSD.NIS8.下列关于子网划分的描述，正确的是（）A.子网划分会增加可用主机数量B.子网划分的目的是提高网络管理效率和安全性C.子网划分不会改变网络IDD.子网划分仅适用于A类IP地址9.TCP连接建立过程中，三次握手的核心目的是（）A.确保数据传输的速率B.确认双方的接收和发送能力，同步序列号C.选择最优传输路径D.检测网络是否存在丢包10.下列关于无线局域网（WLAN）的说法，正确的是（）A.无线局域网采用CSMA/CD介质访问控制方法B.最常用的标准是IEEE802.11系列C.传输速率低于有线局域网，无法满足大数据传输需求D.不需要接入点（AP）即可实现多设备互联二、填空题（每空1分，共15分）请将答案填写在答题纸对应横线上，不写或写错均不得分。计算机网络按照覆盖范围可分为__________、__________和广域网。2.以太网标准帧的最小长度为__________字节，最大长度为__________字节。3.TCP协议通过__________和__________机制实现可靠数据传输，通过滑动窗口机制实现__________。4.网络层的核心功能是__________和__________。5.IP数据包头部的固定长度为__________字节，可选字段最大长度为__________字节。6.动态主机配置协议（DHCP）的核心功能是为网络设备自动分配__________、__________和默认网关。7.大数据场景中，常用的高速网络技术有__________（写出1种即可）。三、简答题（每题5分，共20分）请简要回答下列问题，要点清晰、逻辑连贯，不必要展开过多。简述OSI参考模型与TCP/IP协议簇的区别与联系。2.结合数据科学与大数据技术专业，说明计算机网络在大数据采集、传输、处理过程中的作用。3.简述TCP协议与UDP协议的核心特点及适用场景，举例说明两者在大数据领域的应用。4.什么是IP地址冲突？简述避免IP地址冲突的主要方法。四、计算题（每题10分，共20分）请写出详细计算步骤，步骤不完整、结果错误均酌情扣分。某数据中心分配到一个C类IP地址段：/24，现需将其划分为4个子网，用于不同的大数据服务器集群。请计算：（1）每个子网的子网掩码；（2）每个子网的网络地址、广播地址；（3）每个子网的可用主机地址范围。2.假设一个TCP连接的滑动窗口大小为8192字节，每个TCP段的数据部分为1024字节（不考虑TCP头部、IP头部及其他开销）。请计算：（1）该TCP连接在无延迟、无丢包情况下，一次可连续发送多少个TCP段？（2）若发送第3个TCP段时发生丢包，且未收到任何确认应答，TCP协议会采取什么措施？此时需要重传多少个TCP段？五、综合应用题（每题15分，共25分）请结合所学知识，结合数据科学与大数据技术专业场景，详细分析并回答问题，要求逻辑清晰、贴合实际。某科技公司搭建大数据分析平台，平台包含1台数据采集服务器、5台数据处理服务器、2台数据存储服务器和若干客户端，需设计一个局域网。请回答：（1）设计该局域网的拓扑结构，说明选择该拓扑结构的原因；（2）确定主要网络设备的选型（至少包含3种核心设备），说明选型依据；（3）进行IP地址规划（需结合子网划分），确保各服务器集群和客户端的网络隔离与通信。2.大数据传输过程中，经常出现传输延迟大、丢包率高的问题，影响数据处理效率。请结合计算机网络知识，分析该问题产生的可能原因，并提出至少4种针对性的解决方案，说明每种方案的原理和适用场景。《计算机网络》2025年期末试卷答案一、单项选择题（每题2分，共20分）B2.D3.A4.B5.C6.B7.B8.B9.B10.B解析：4.大数据高吞吐量、可容忍少量丢包场景（如视频流、大数据批量传输）适合用UDP，TCP适合需可靠传输的场景（如数据同步）；10.无线局域网采用CSMA/CA，部分高速WLAN可满足大数据传输，基础设施模式需AP，Ad-hoc模式无需AP。二、填空题（每空1分，共15分）局域网、城域网2.64、15183.序列号、确认应答、流量控制（或拥塞控制）4.路由选择、数据包转发5.20、406.IP地址、子网掩码7.以太网（10G/100G）、InfiniBand、光纤通道（任选1种即可）三、简答题（每题5分，共20分）区别：OSI是7层理论模型（物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层），侧重理论规范；TCP/IP是4层（或5层）实际协议簇（网络接口层、网络层、传输层、应用层），侧重实际应用，是互联网的核心协议。（3分）联系：TCP/IP协议簇的设计参考了OSI模型的分层思想，两者都采用分层架构，每层提供特定服务，下层为上层提供支撑。（2分）2.①采集阶段：通过网络实现多源数据（如传感器、互联网、数据库）的远程采集和汇聚，保障数据实时性；（2分）②传输阶段：通过高速网络将海量数据从采集端传输到处理端、存储端，支撑大数据批量传输和实时流传输；（2分）③处理阶段：通过局域网、广域网实现多台处理服务器的协同工作，构建分布式大数据处理集群，提升处理效率。（1分）3.TCP特点：面向连接、可靠传输、面向字节流，有流量控制和拥塞控制，开销较大；适用场景：大数据可靠传输（如数据库同步、重要数据备份）。（2分）UDP特点：无连接、不可靠传输、面向数据报，开销小、传输速度快；适用场景：大数据实时传输（如实时数据流采集、视频监控数据传输）。（2分）举例：Hadoop集群中，DataNode与NameNode的数据同步用TCP；实时计算框架Flink的数据流传输用UDP。（1分）4.IP地址冲突：两个或多个网络设备被配置了相同的IP地址，导致网络层无法正确路由数据包，通信失败。（2分）避免方法：①使用DHCP服务器自动分配IP地址，避免手动配置错误；②手动配置时，严格规划IP地址范围并检查冲突；③采用网络地址转换（NAT）技术；④划分子网，减少同一子网内的设备数量，降低冲突概率。（3分，答出3点即可）四、计算题（每题10分，共20分）解：原C类地址/24，子网掩码为，主机位为8位。（1分）（1）划分为4个子网，需借用2位主机位（2²=4），因此子网掩码为92（/26）。（2分）（2）4个子网的网络地址、广播地址如下：（4分）子网1：网络地址，广播地址3；子网2：网络地址4，广播地址27；子网3：网络地址28，广播地址91；子网4：网络地址92，广播地址55；（3）各子网可用主机地址范围：（3分）子网1：~2；子网2：5~26；子网3：29~90；子网4：93~54；（注：网络地址和广播地址不可作为主机地址使用）2.解：（1）滑动窗口大小=8192字节，每个TCP段数据部分=1024字节，一次可连续发送的段数=8192÷1024=8个。（4分）（2）TCP采用超时重传机制，若第3个段丢包且未收到确认，超时后会重传第3个及之后所有未确认的段（共6个：第3~8段）。（6分）（解析：TCP滑动窗口中，未收到确认的段会被重传，丢包后，从丢包的段开始重传所有未确认段）五、综合应用题（每题15分，共25分）解：（1）拓扑结构：星型拓扑结构。（2分）原因：①星型拓扑结构简单，易于部署和维护，适合中小型局域网；②中心节点（交换机）故障时，仅影响自身，不影响整个网络，可靠性较高；③可灵活扩展，便于后续增加服务器和客户端，适配大数据平台的扩容需求；④便于实现网络隔离和流量控制，保障大数据传输的稳定性。（3分）（2）核心设备选型及依据：（6分）①核心交换机：选用千兆以太网交换机（如华为S5720），依据：大数据传输需高带宽，千兆交换机可满足服务器间海量数据传输需求，支持VLAN划分，实现网络隔离；②路由器：选用企业级路由器（如Cisco2811），依据：连接局域网与互联网，实现数据的内外网传输，支持路由协议，保障数据转发效率；③网络防火墙：选用硬件防火墙（如深信服AF-1000），依据：大数据平台包含大量敏感数据，防火墙可防御外部攻击，控制内外网访问权限，保障数据安全；（补充：可增加无线AP，满足无线客户端接入需求，贴合实际办公场景）（3）IP地址规划（基于C类地址/24，划分子网）：（4分）①数据采集服务器子网：/28，子网掩码40，可用地址~4（部署1台采集服务器，预留扩展空间）；②数据处理服务器子网：6/27，子网掩码24，可用地址7~6（部署5台处理服务器）；③数据存储服务器子网：4/28，子网掩码40，可用地址5~8（部署2台存储服务器）；④客户端子网：28/25，子网掩码28，可用地址29~54（满足若干客户端接入）；2.解：（1）问题产生的可能原因：（5分）①网络带宽不足：大数据传输数据量巨大，超出链路带宽上限，导致延迟和丢包；②网络拥塞：多台设备同时传输数据，导致路由器、交换机负载过高，数据包排队等待，甚至丢弃；③传输介质问题：如光纤老化、双绞线接触不良，导致信号衰减，出现丢包；④协议配置不当：如TCP窗口大小设置不合理、拥塞控制算法参数不合适，导致传输效率低、丢包；⑤网络设备性能不足：路由器、交换机的转发能力不足，无法处理海量大数据数据包。（2）解决方案及原理、适用场景：（10分，每点2.5分，答出4点即可）①升级网络带宽，采用高速传输介质：原理：增加链路传输能力，减少数据排队延迟；适用场景：数据中心内部服务器间高速传输、跨区域大数据传输，如将百兆链路升级为千兆、万兆链路，采用光纤替代双绞线。②优化TCP协议配置：原理：调整TCP滑动窗口大小、拥塞控制算法（如采用CUBIC算法），提升TCP传输效率，减少丢包；适用场景：大数据可靠传输场景（如数据库同步、Hadoop集群数据传输），通过优化参数适配海量数据传输。③部署负载