2011 年全国硕士研究生入学统一考试
计算机科学与技术学科联考
计算机学科专业基础综合试题
计算机网络部分试题解析
一、单项选择题：第1~40小题，每小题2分，共80分。下列每题给出的四个选项中，只有一个选项最符合试题要求。
33. TCP/IP参考模型的网络层提供的是
A．无连接不可靠的数据报服务
B．无连接可靠的数据报服务
C．有连接不可靠的虚电路服务
D．有连接可靠的虚电路服务
【答案】A
【解析】TCP/IP参考模型的网络层（又称为网际层）使用IP协议为其上层提供无连接不可靠的数据报服务。IP数据报的首部中包含源IP地址和目的IP地址字段，显然它们并不是用来存储虚电路号的，进而说明这不是虚电路服务而是数据报服务；其次，IP数据报首部没有包含对IP数据报进行确认的字段，因此网络层提供的是不可靠服务；最后，IP数据报首部中没有包含与建立连接相关的字段，所以网络层属于无连接的。综上所述，TCP/IP参考模型的网络层向其上层提供的是无连接不可靠的数据报服务，即便您对上述描述不完全理解，也应记住这个结论。
34. 若某通信链路的数据传输速率为2400bps，采用4相位调制，则该链路的波特率是
A．600波特
B．1200波特
C．4800波特
D．9600波特
【答案】B
【解析】
（1）采用4相位调制，可以表示出4种状态，采用二进制对这4种状态进行编码，需要使用2个二进制位（log24=2），也就是2bit，换句话说，每个码元可以携带的信息量为2bit。
（2）数据传输速率 = 波特率（码元传输速率） × 每个码元所携带的信息量
2400bps = 波特率 × 2bit
因此，波特率 = 1200波特
【注意】本题与2009年第34题类似。
35. 数据链路层采用选择重传协议（SR）传输数据，发送方已发送了0～3号数据帧，现已收到1号帧的确认，而0、2号帧依次超时，则此时需要重传的帧数是
A．1
B．2
C．3
D．4
【答案】B
【解析】本题考查选择重传协议（SR）的基本工作原理。与后退N帧（GBN）协议不同，选择重传协议不支持累积确认。累积确认是指接收方不必每正确收到一个帧就给发送方发回确认帧，而是可以在连续正确收到几个帧后给发送方发回一个确认帧来表明已经正确接收到了这些帧。例如，接收方收到0~5号帧，可以给发送方发送一个确认帧ACK6，表明已经收到编号0~5的帧，现在想接收编号为6的帧。
综上所述，本题给出发送方只收到1号帧的确认，0、2号帧超时，由于采用的是选择重传协议（SR）传输数据，不支持累积确认，因此需要重传0、2号帧。题目并没指明3号帧是否正确接收，因此无须考虑3号帧的状态。故选项B正确。
【注意】
（1）如果本题采用后退N帧（GBN）协议传输数据，则具有累积确认的功能，由于收到1号帧的确认，也就表明0号帧也被正确接收了，因此只需重传1号帧的后续所有帧，也就是需要重传2、3号帧。
（2）请注意本题与【2009年 题35】的对比。
36. 下列选项中，对正确接收到的数据帧进行确认的MAC协议是
A．CSMA
B．CDMA
C．CSMA/CD
D．CSMA/CA
【答案】D
【解析】
CSMA是指载波监听多点接入。
CSMA/CD是对CSMA的改进，指载波监听多点接入/碰撞检测，是早期以太网使用的有线信道访问控制协议。
CSMA/CA是指载波监听多点接入/碰撞避免，是802.11局域网采用的无线信道访问控制协议。802.11局域网在使用CSMA/CA的同时，还使用停止等待协议。这是因为无线信道的通信质量远不如有线信道，因此无线站点每通过无线局域网发送完一帧后，要等到收到对方的确认帧后才能继续发送下一帧，也就是所谓的链路层确认。
CDMA是指码分多址，是一种信道复用技术，不属于MAC协议。
综上所述，选项D正确。
【注意】
即便CSMA/CA是考生的知识盲点，也不影响考生对本题的正确解答。因为CSMA/CD是考生应该非常熟悉的链路层协议，而CDMA也是考生应掌握的一种信道复用技术（2014年 题37就考查了CDMA的相关知识），它不属于MAC协议，因此通过排除法可以选出正确答案为D。
37. 某网络拓扑如下图所示，路由器R1只有到达子网192.168.1.0/24的路由。为使R1可以将IP分组正确地路由到图中所有子网，则在R1中需要增加的一条路由（目的网络，子网掩码，下一跳）是
A．192.168.2.0 255.255.255.128 192.168.1.1
B．192.168.2.0 255.255.255.0 192.168.1.1
C．192.168.2.0 255.255.255.128 192.168.1.2
D．192.168.2.0 255.255.255.0 192.168.1.2
【答案】D
【解析】
从题图可知，路由器R1有一个直连子网192.168.1.0/24，路由器R2有两个直连子网，分别是子网192.168.2.0/25和子网192.168.2.128/25。
路由器可将IP分组直接转发给直连子网上的主机（没有下一跳路由器）。
题目要求R1可以将IP分组正确地路由到图中所有子网，由于子网192.168.1.0/24是R1的直连子网，路由器R1可以自动得出到达该子网的直连路由；而对于子网192.168.2.0/25和子网192.168.2.128/25，需要给R1添加相应的路由，指明下一跳为路由器R2的IP地址192.168.1.2。由于题目要求添加一条路由，最简单的方法是添加一条默认路由（目的网络=0.0.0.0，子网掩码=0.0.0.0，下一跳=192.168.1.2），但是在四个选项中并没有出现默认路由，因此还可以采用路由聚合的方法，将到达子网192.168.2.0/25和子网192.168.2.128/25的路由聚合成一条路由，我们可以采用“找出各网络的共同前缀”的方法进行路由聚合，聚合细节如下所示。
综上所述，R1中需要增加的一条路由为：
目的网络=192.168.2.0 子网掩码=255.255.255.0 下一跳=192.168.1.2
因此，选项D正确。
38. 在子网192.168.4.0/30中，能接收目的地址为192.168.4.3的IP分组的最大主机数是
A．0
B．1
C．2
D．4
【答案】C
【解析】
本题考查CIDR地址块的相关概念。给定一个CIDR地址块，我们可以得出以下五个信息：
（1）地址块的最小地址
（2）地址块的最大地址
（3）地址块中的地址数量
（4）地址掩码
（5）聚合某分类网络的数量
本题给定的地址块为192.168..4.0/30，该CIDR地址块的细节如下所示，
很显然，使用该地址块的子网一共有4个IP地址，其中192.168.4.0是网络地址，192.168.4.3是广播地址，192.168.4.1是可分配给主机的最小地址，192.168.4.2是可分配给主机的最大地址。也就是说该子网上只能有2台主机，目的地址为192.168.4.3的IP分组是广播分组，这2台主机都可以收到，因此选项C正确。
39. 主机甲向主机乙发送一个(SYN＝1，seq＝11220)的TCP段，期望与主机乙建立TCP连接，若主机乙接受该连接请求，则主机乙向主机甲发送的正确的TCP段可能是
A．(SYN＝0，ACK＝0，seq＝11221，ack＝11221)
B．(SYN＝1，ACK＝1，seq＝11220，ack＝11220)
C．(SYN＝1，ACK＝1，seq＝11221，ack＝11221)
D．(SYN＝0，ACK＝0，seq＝11220，ack＝11220)
【答案】C
【解析】
本题考查TCP采用“三报文握手”建立连接的相关知识。用三报文握手建立TCP连接的示意图如下所示，
最初TCP客户端和TCP服务器端的TCP进程都处于CLOSED（关闭）状态。图中在TCP客户和TCP服务器下面的方框分别是TCP进程所处的状态。请注意，在本例中，TCP客户端主动打开连接，而TCP服务器端被动打开连接。
一开始，TCP服务器端的TCP服务器进程先创建传输控制块TCB，准备接受客户进程的连接请求。然后服务器进程就处于LISTEN（监听）状态，等待客户的连接请求。如有，即作出响应。
TCP客户端的TCP客户进程也是首先创建传输控制块TCB。然后，在打算建立TCP连接时，向TCP服务器端发出连接请求报文段，这时首部中的同步位SYN=1，确认位ACK=0（确认号ack无效），表示这是一个TCP连接建立请求，同时选择一个初始序号seq=x。TCP规定，SYN报文段（即SYN=1的报文段）不能携带数据，但自身要消耗掉一个序号，这时，TCP客户进程进入SYN-SENT（同步已发送）状态。
TCP服务器端收到连接请求报文段后，如果同意建立连接，则向TCP客户端发送针对连接请求的确认。确认报文段中的同步位SYN=1，确认位ACK=1，确认号是ack=x+1，同时也为自己选择一个初始序号seq=y。请注意，这个报文段也不能携带数据，但同样要消耗掉一个序号。这时TCP服务器进程进入SYN-RCVD（同步已收到）状态。
TCP客户进程收到TCP服务器端针对连接请求的确认后，还要向TCP服务器端给出确认。在该确认报文段中，同步位SYN=0，确认位ACK=1，确认号ack=y+1，而自己的序号seq=x+1。TCP规定，ACK报文段可以携带数据。但如果不携带数据则不消耗序号，在这种情况下，下一个数据报文段的序号仍是seq=x+1。这时，TCP连接已经建立，TCP客户端进入ESTABLISHED（已建立连接）状态。
当TCP服务器端收到TCP客户端的确认后，也进入ESTABLISHED状态。
根据上述有关TCP采用“三报文握手”建立连接的知识，分析本题如下：主机乙收到主机甲发来的TCP连接请求报文后，如果同意连接，则向主机甲发送确认。在确认报文段中应把同步位SYN和确认位ACK都置1，确认号ack是甲发送的TCP段的初始序号seq=11220加1，即ack=11221；另外，还要为自己选择并消耗一个初始序号seq，seq的值取决于主机乙的TCP进程（主机乙随意指定），本题取seq=11221，恰好与确认号相同，但请注意，这是题目在故意迷惑大家，实际上它与确认号、主机甲请求报文段的序号没有任何关系。
综上所述，选项C正确。
40. 主机甲与主机乙之间已建立一个TCP连接，主机甲向主机乙发送了3个连续的TCP段，分别包含300字节、400字节和500字节的有效载荷，第3个段的序号为900。若主机乙仅正确接收到第1和第3个段，则主机乙发送给主机甲的确认序号是
A．300
B．500
C．1200
D．1400
【答案】B
【解析】
（1）题目给定第3个TCP段的序号为900，这表明该段的有效载荷的第1个字节的序号为900， 首部中的序号字段取值为900；又因为题目给定该段的有效载荷为500字节，因此该段的有效载荷的最后1个字节的序号为1399；
（2）根据（1）所推出的第3个TCP段的有效载荷的第1个字节的序号为900，可推出第2个TCP段的有效载荷的最后1个字节的序号为899；又因为题目给定该段的有效载荷为400字节，因此该段的有效载荷的第1个字节的序号为500，首部中的序号字段取值为500；
（3）根据（2）所推出的第2个TCP段的有效载荷的第1个字节的序号为500，可推出第1个TCP段的有效载荷的最后1个字节的序号为499；又因为题目给定该段的有效载荷为200字节，因此该段的有效载荷的第1个字节的序号为200，首部中的序号字段取值为200；
主机甲向主机乙连续发送了上述3个TCP段，而主机乙仅正确接收到第1和第3个段，主机乙只能针对按序正确接收的最后一个段进行确认，也就是对第1个段进行确认；由于第1个段的有效载荷的最后1个字节的序号为499，因此主机乙的确认号为500，意思是说：“编号500以前的数据我都收到了，我现在想接收编号500及其后续数据”。上说分析过程如下所示，
综上所述，选项B正确。
二、综合应用题：第41~47 题，共70 分。
47.（9 分）某主机的MAC地址为00-15-C5-C1-5E-28，IP地址为10.2.128.100（私有地址）。题47-a图是网络拓扑，题47-b图是该主机进行Web请求的1个以太网数据帧前80个字节的十六进制及ASCII码内容。
题47-a图 网络拓扑题47-b图 以太网数据帧（前80字节）请参考图中的数据回答以下问题。
1) Web服务器的IP地址是什么？该主机的默认网关的MAC地址是什么？
2) 该主机在构造题47-b图的数据帧时，使用什么协议确定目的MAC地址？封装该协议请求报文的以太网帧的目的MAC地址是什么？
3) 假设HTTP/1.1协议以持续的非流水线方式工作，一次请求-响应时间为RTT，rfc.html页面引用了5个JPEG小图像，则从发出题47-b图中的Web请求开始到浏览器收到全部内容为止，需要多少个RTT？
4) 该帧所封装的IP分组经过路由器R转发时，需修改IP分组头中的哪些字段？
注意：以太网数据帧结构和IP分组头结构分别如题47-c图、题47-d图所示。
题47-c图 以太网帧结构题47-d图 IP分组头结构【解析】
1）中的第1问
IP数据报是封装在以太网帧中的。从题47-c图可知，以太网帧首部6+6+2=14字节；从题47-d图可知，IP数据报首部中的目的IP地址字段前有多个字段，共4×4=16字节；因此从以太网帧的第一个字节开始数14+16=30字节，之后就是IP数据报首部中的目的IP地址字段（共4字节），从题47-b图中可知该IP地址的十六进制形式是40 aa 62 20，转换成点分十进制形式为64.170.98.32。
1）中的第2问
从题47-c图可知（即便题目不给出，对于以太网帧以及IP数据报首部格式，考生最好能熟记，这样可以加快解题速度、降低对题目的陌生感），以太网帧首部的第一个字段（长度为6B）的取值为目的MAC地址，因此从题47-b图中的第一行（标号为0000）的起始处开始的连续6B内容就是目的MAC地址，具体为00-21-27-21-51-ee（也可以表示为00:21:27:21:51:ee或0021.2721.51ee）。
2）中的第1问
ARP协议用于解决IP地址到MAC地址的映射问题。
2）中的第2问
主机的ARP进程在自己所在的以太网上以广播形式发送ARP请求，ARP请求封装在以太网帧中，目的MAC地址为广播地址，也就是构成MAC地址的48比特全部取值为1，十六进制表示形式为FF-FF-FF-FF-FF-FF。
3）
HTTP/1.1协议以持续的非流水线方式工作时，服务器在发送响应后仍然在一段时间内保持这段连接，客户机在收到前一个请求的响应后才能发出下一个请求。第一个RTT用于请求Web页面，客户机收到第一个请求的响应后还有五个请求未发送，每访问一次对象就用去一个RTT。故共需1+5=6个RTT后浏览器收到全部内容。
4）
需要更改以下三个字段：
（1）源IP地址字段。需要由主机的私有IP地址10.2.128.100更改为路由器对外的公有IP地址101.12.123.15。私有地址的主机和Internet上的主机通信时，必须使用NAT路由器进行网络地址转换，把IP数据报的源IP地址（本题为私有地址10.2.128.100）转换为NAT路由器的一个全球 IP地址（本题为101.12.123.15）。
（2）生存时间TTL字段。IP数据报每经过一个路由器，生存时间TTL字段的值就减1。
（3）校验和字段。由于IP数据报每经过一个路由器，其某些字段的值会改变（例如生存时间TTL字段的值），因此每经过一个路由器都需要重新计算首部校验和，因此校验和字段的值会改变。
【注意】
（1）若IP数据报的长度超过输出链路的最大传送单元MTU，则需要对IP数据报进行分片，IP数据报首部中的总长度字段、标志字段、片偏移字段也要相应改变。
（2）题图47-b中每行前面的4个十六进制数（0000，0010，0020，…）是以太网帧的字节计数，不属于以太网帧的内容。