北京邮电大学《计算机网络》期末考试试题及参考答案

北京邮电大学《计算机网络》期末考试试题及参考答案考试时长：120分钟满分：100分适用专业：计算机类、电子信息类本科专业考试说明：闭卷考试，答案全部写在答题纸上，试卷作答无效；严禁涂改、抄袭，答题步骤完整规范。一、单项选择题（每题2分，共20分）1.在OSI七层参考模型中，负责端到端可靠数据传输、差错恢复与流量控制的层级是（）A.网络层B.运输层C.会话层D.应用层2.下列协议中，属于无连接、不可靠传输协议的是（）A.TCPB.UDPC.HTTPD.FTP3.IPv4地址00的子网掩码默认类型为（）A.A类B.B类C.C类D.D类4.以太网MAC地址的长度为（）A.32位B.48位C.64位D.128位5.TCP协议用于建立可靠连接的机制是（）A.两次握手B.三次握手C.四次握手D.滑动窗口6.路由器工作在OSI模型的哪一层（）A.数据链路层B.网络层C.运输层D.物理层7.HTTP协议默认使用的端口号是（）A.21B.22C.80D.4438.下列不属于网络层协议的是（）A.IPB.ICMPC.ARPD.DNS9.滑动窗口机制的主要作用是（）A.仅实现差错校验B.实现流量控制与拥塞控制C.仅实现路由转发D.实现地址解析10.关闭TCP连接需要经过几次报文交互（）A.2次B.3次C.4次D.5次二、填空题（每空1分，共15分）1.计算机网络按覆盖范围可分为局域网、________、广域网。2.TCP/IP五层模型从上至下依次为应用层、运输层、________、数据链路层、物理层。3.IPv4地址由________位二进制数组成，IPv6地址由128位二进制数组成。4.ARP协议的核心功能是将________地址转换为MAC物理地址。5.TCP报文段首部的________字段用于标识报文段的序号，保证数据按序接收。6.交换机工作在________层，可基于MAC地址转发数据帧。7.FTP协议默认控制端口为21，数据传输端口为________。8.网络拥塞控制中，TCP主要采用慢启动、________、快重传、快恢复算法。9.域名系统DNS的主要作用是将________转换为IP地址。10.数据链路层的三大核心功能为封装成帧、________、透明传输。11.UDP报文首部长度固定为________字节。12.路由选择分为静态路由和________路由两大类。13.HTTPS协议是基于________加密的安全超文本传输协议。14.物理层传输的基本数据单元是________。15.TCP连接的状态中，________状态表示等待对方释放连接。三、判断题（每题1分，共10分，对的打√，错的打×）1.UDP协议不提供差错校验和重传机制，传输效率高于TCP。（）2.同一局域网内的所有主机拥有相同的网络号。（）3.路由器可以隔离广播域，交换机无法隔离广播域。（）4.HTTP协议是无状态协议，不会记录客户端的访问信息。（）5.ARP报文可以跨路由器转发传输。（）6.TCP滑动窗口大小由接收方缓冲区剩余空间决定。（）7.是本地回环地址，可用于本机网络测试。（）8.数据链路层的CRC校验可以纠正所有传输差错。（）9.动态路由协议RIP基于距离矢量算法实现路由更新。（）10.端口号是主机内部标识进程的逻辑地址，不具备全网唯一性。（）四、简答题（每题5分，共25分）1.简述TCP三次握手的全过程，并说明三次握手的必要性。2.对比TCP与UDP协议的核心区别，并说明各自的适用场景。3.简述ARP协议的工作流程，以及ARP缓存的作用。4.简述交换机与路由器的工作原理及核心区别。5.简述HTTP与HTTPS的区别，说明HTTPS的安全机制。五、综合计算题（每题10分，共30分）1.已知某主机IP地址为20，子网掩码为24，请求解：（1）该IP地址所属子网的网络地址、广播地址；（2）该子网可用的主机IP地址范围；（3）该子网最大可用主机数量。2.假设TCP采用慢启动算法，初始拥塞窗口cwnd=1MSS，最大窗口阈值ssthresh=16MSS。请依次写出cwnd从1开始增长的过程，并说明慢启动与拥塞避免阶段的切换条件。3.某局域网采用CSMA/CD协议，数据传输速率为100Mbps，电缆最大长度2000m，信号传播速率为2×10^8m/s，求该网络的最小帧长。参考答案及详细解析一、单项选择题答案及解析1.B解析：运输层核心功能为端到端可靠传输、流量控制、差错恢复，网络层负责主机到主机转发，应用层为用户交互层级。2.B解析：UDP无连接、无重传校验，传输高效；TCP面向连接、可靠传输，HTTP、FTP均基于TCP实现。3.C解析：C类IP地址范围~55，默认子网掩码。4.B解析：以太网物理MAC地址为48位，全球唯一，固化于网卡硬件中。5.B解析：TCP通过三次握手建立可靠连接，同步双方序号与确认号，确保连接稳定。6.B解析：路由器基于IP地址转发，工作在网络层；交换机工作在数据链路层，集线器工作在物理层。7.C解析：HTTP默认80端口，HTTPS默认443端口，FTP控制端口21，SSH端口22。8.D解析：DNS属于应用层协议，负责域名解析；IP、ICMP、ARP均为网络层协议。9.B解析：滑动窗口是TCP核心机制，同时实现流量控制（匹配收发速率）和拥塞控制（适配网络状态）。10.C解析：TCP关闭连接采用四次挥手，分别完成双方数据发送完毕确认与连接释放。二、填空题答案1.城域网2.网络层3.324.IP5.序号（SEQ）6.数据链路7.208.拥塞避免9.域名10.差错检测三、判断题答案及解析1.√解析：UDP简化报文结构，无重传、校验冗余，传输速率优于TCP，适用于实时业务。2.√解析：同一子网内主机网络号一致，仅主机号不同，可直接二层通信。3.√解析：路由器隔离广播域和冲突域，交换机仅隔离冲突域，无法隔离广播域。4.√解析：HTTP原生无状态，需通过Cookie、Session实现会话保持。5.×解析：ARP报文仅在本地局域网传输，路由器会拦截ARP广播，无法跨网段转发。6.√解析：TCP接收窗口大小由接收方缓冲区剩余空间决定，用于控制发送方发送速率。7.√解析：/8为回环地址段，用于本机网络协议测试，不占用外网带宽。8.×解析：CRC仅能检测传输差错，无法纠正差错，纠错需依靠上层协议重传实现。9.√解析：RIP是典型距离矢量动态路由协议，以跳数为度量值更新路由表。10.√解析：端口号仅在单主机内唯一，不同主机可使用相同端口，无全网唯一性。四、简答题详细答案1.TCP三次握手全过程及必要性全过程：①第一次握手：客户端向服务端发送SYN报文，携带客户端初始序号，请求建立连接，客户端进入SYN-SENT状态；②第二次握手：服务端接收SYN报文，返回SYN+ACK报文，确认客户端请求并携带服务端初始序号，服务端进入SYN-RCVD状态；③第三次握手：客户端接收确认报文，发送ACK确认报文，告知服务端连接就绪，双方均进入ESTABLISHED状态，连接建立完成。必要性：三次握手可同步双方收发序号，确认双方收发功能均正常，规避失效报文导致的无效连接建立问题，保障连接的可靠性，两次握手无法检测客户端接收能力，易造成资源浪费。2.TCP与UDP核心区别及适用场景核心区别：①连接特性：TCP面向连接，传输前需建立连接；UDP无连接，直接发送数据。②可靠性：TCP提供差错校验、重传、有序传输、流量控制；UDP仅基础校验，无重传和排序机制。③首部开销：TCP首部20~60字节，开销大；UDP首部固定8字节，开销小。④传输效率：TCP速率较低、稳定；UDP传输速率高、实时性强。适用场景：TCP适用于文件传输、网页访问、邮件传输等对可靠性要求高、对实时性要求低的场景；UDP适用于直播、游戏、语音通话、视频会议等对实时性要求高、可容忍少量丢包的场景。3.ARP协议工作流程及ARP缓存作用工作流程：①主机需要向同网段目标主机发送数据时，先查询本地ARP缓存，判断是否存在目标IP对应的MAC地址；②若无对应记录，主机发送ARP广播报文，询问目标IP的MAC地址；③网段内所有主机接收报文，仅目标主机响应ARP应答报文，返回自身MAC地址；④源主机接收应答，更新本地ARP缓存，基于MAC地址封装数据帧完成传输。ARP缓存作用：缓存IP与MAC的映射关系，避免每次通信都发送ARP广播，减少网络广播流量，提升数据传输效率，降低网络负载。4.交换机与路由器工作原理及核心区别交换机工作原理：工作在数据链路层，基于MAC地址表转发数据帧，接收数据帧后解析源、目的MAC，匹配端口映射关系，仅向目标端口转发数据，隔离冲突域。路由器工作原理：工作在网络层，基于路由表和IP地址转发数据包，解析数据包IP地址，匹配最优路由路径，实现不同网段、不同网络的互通，隔离广播域和冲突域。核心区别：①层级不同：交换机二层、路由器三层；②转发依据不同：交换机基于MAC，路由器基于IP；③功能不同：交换机实现同网段互通，路由器实现跨网段、跨网络互通；④广播域处理：交换机不隔离广播域，路由器隔离广播域。5.HTTP与HTTPS区别及HTTPS安全机制核心区别：①安全性：HTTP明文传输，无加密，数据易被窃取、篡改；HTTPS基于SSL/TLS加密传输，数据安全可靠。②端口不同：HTTP默认80端口，HTTPS默认443端口。③协议层级：HTTP属于应用层裸协议，HTTPS是HTTP+SSL/TLS的组合协议。④性能：HTTP开销小、速度快；HTTPS需加密解密，存在轻微性能损耗。HTTPS安全机制：通过SSL/TLS协议实现，包含身份认证、数据加密、完整性校验三大核心。通信前通过数字证书验证服务端合法性，握手阶段协商对称加密密钥，传输数据采用对称加密加密，通过哈希算法校验数据完整性，防止数据篡改和窃听。五、综合计算题详细解答1.子网划分计算题已知：IP=20，子网掩码=24（/27）224对应二进制11100000，主机位为5位，子网块大小=32（1）网络地址：6（所在子网起始地址）；广播地址：27（子网最后一个地址）（2）可用主机IP范围：7~26（剔除网络地址和广播地址）（3）最大可用主机数：2^5-2=30台（减2为剔除网络地址、广播地址）2.TCP拥塞控制计算解析已知：初始cwnd=1MSS，ssthresh=16MSS慢启动阶段：cwnd按指数增长，1→2→4→8→16MSS切换条件：当cwnd增长至等于ssthresh（16MSS）时，结束慢启动，进入拥塞避免阶段拥塞避免阶段：cwnd按线性缓慢增长，每次往返时延增加1MSS，有效避免网络拥塞。3.CSMA/CD最小帧长计算核心公式：最小帧长=数据传输速率×最大传播时延最大传播时延t=链路长度/信号传播速率=2000m/(2×10^8m/