一、问答题
1.请分别描述OSI与TCP/IP参考模型，并通过比较分析两者之间的不同点(至少四点及以上)。请写出OSI参考模型中属于通信子网部分的各层名称、功能及数据单位，和对应的设备
- OSI：应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层、物理层
- 通信子网部分：网络层，数据链路层、物理层
- TCP/IP：应用层、传输层、网络层、网络接口层（数据链路层），
不同点
- OSI采用七层结构，TCP/IP采用四层结构
- TCP/IP参考模型没有对网络接口层进行细分，只有一些概念性的描述，OSI参考模型对服务和协议做了明确的区分
- OSI先有参考模型，后有协议规范，适用于描述各种网络；TCP/IP是先有协议集，后建立模型，不适用于非TCP/IP网络
- TCP/IP一开始就提出面向连接和无连接服务，而OSI一开始只强调面向连接服务，直到很晚才开始制定无连接的服务标准
- OSI模型虽然被看好，但是将网络划分为7层，实现起来较困难；相反TCP/IP模型虽然有许多不尽人意的地方，但作为一种简化的分层结构还是比较成功的
补充相同点
- 都采用了层次结构
- 都能提供面向连接和无连接的服务
物理层:
①功能:在一条通信信道上传输原始比特
②数据单位:比特
③网络设备:中维器和集线器
数据链路层:
①功能:将一个原始的传输设施转变成一条没有痛检传输错误的线路
②数据单位:数据帧
③网络设备:网桥和交换机
网络层
①功能:控制子网的运行，决定如何将数据包从源端路由到目的端
②数据单位:数据包
③网络设备:路由器
2.在以太网的MAC子层协议中，检测到冲突后要执行什么算法?如何确定随机等待的时间?无线局域网 802.11网络为避免冲中突采用的协议是什么?并阐述它的工作原理？
- 二进制指数回退算法
- 遇到重复的冲突时随机延迟，站点将重复传输，每一次冲突推迟时延平均值将加倍
- CSMA/CA
- 基本思想:在发送前侦听信道和检测到冲突后使用二进制指数回退算法。然而，需要发送帧的站必须以随机后退开始，而且它不等待冲突的发生CSMACA利用ACK信号来避免冲突的发生，也就是说，只有当客户端收到网络上返回的ACK信号后才确认送出的数据已经正确到达目的。
补充CSMA/CA和CD有什么区别？
- CSMA/CD适用于有线以太网环境，可以提供较为可靠的传输性能，但需要具备一定的硬件支持，且对于高负载网络可能会造成一定的性能瓶颈。
- CSMA/CA适用于无线以太网环境，可以提供较好的扩展性和灵活性，但在一些复杂环境下可能会存在冲突风险
3.如果在一条 3kHz的信道上发送一个二进制信号，该信道信噪比为20dB，则 该信道可达到的最大数据传输率为多少?(精确到整数位)
- SNR = 10 log10(S/N),（信噪比分贝转换公式）
- 20=10 log10(S/N) S/N=100（10的2次方）
- 根据香农定理得最大数据传输速率
Blog2（1+S/N)=3∗log2(101)=19.975kbps
4.公共交换电话网络根据组成结构及技术实现被分为哪几个部分?简要说明这几个部分对应采用的关键技术
- 本地回路:调制解调技术
- 干线/中维线:多路复用和解多路复用技术
- 交换局:电路交换、报文交换、分组(包)交换
5.请简要介绍一下隐藏终端问题，并描述如何解决该问题
- 隐藏终端问题：在通信领域，基站A向基站B发送信息，基站C未侦测A也向B发送信息，故A和C同时将信号发送至B，引起信号冲突，最终导致发送至B的信号丢失了
- 两种方法：一种是接受节点在接收的同时发送忙音来通知邻居节点，即BTMA系列；第二种则是发送节点在数据发送前与接收节点进行一次短控制消息握手交换，以短消息的方式通知邻居节点它即将进行接收，即RTS/CTS方式
二、设计题
如图所示的网络拓扑中 主机M1的IP地址为202.193.58.10 M3的IP地址为202.193.58.20 P公司申请到一个C类网络192.168.10.0，据此回答问题:
1.公司目前有生产部和销售部、研发部和财务部四个部门，P公司打算将C类 网络192.168.10.0划分为四个子网依次给生产部、研发部、销售部和财务部使用 部门主机数分别为30台、24台、26台和20台。请设计一个可用的子网划分方案，使得每个部门可以使用一个子网。给出划分子网所用的子网掩码， 生产部子网的IP地址区间及其相应的子网广播地址。
根据4个子网部，2的n次方等于4，所以占两位
11111111.11111111.11111111.11000000
255.255.255.192
使用两位子网号
| 子网掩码 | IP地址区间 | 广播地址 | |
|---|---|---|---|
| 生产部 | 255.255.255.192 | 192.168.10.1~192.168.10.62 | 192.168.10.63 |
2的n次方-2小于等于30，n等5
主机位占用5位，牺牲3位
11111111.11111111.11111111.11100000
255.255.255.224
使用三位子网号
| 子网掩码 | IP地址区间 | 广播地址 | |
|---|---|---|---|
| 生产部 | 255.255.255.224 | 192.168.10.1~192.168.10.30 | 192.168.10.31 |
注意全为1和全为0不能用
2.假设由路由器 A、B、C、D、E、F构成的网络采用距离矢量路由算法来计算路由信息，在某时刻，路由器B收到来自A、C、E通告的信息分别是:A(0,2,9,8,15,17);C(8,6,0,10,16,7);E(11,7,7,9,0,15)，B 测量到 A、C、E的的开销分别是5、9、3，给出路由器B在收到这些通告信息之后新的路由表信息。
分别加上
BA（5，7，14，13，20，22）
BC（17，15，9，19，25，16）
BE（14，10，10，12，3，15）
| 路径 | 开销 |
|---|---|
| B-A | 5 |
| B-C | 9 |
| B-D | 12 |
| B-E | 3 |
| B-F | 15 |
这里考试的时候要给出下一跳
3.假设P公司一台主机给 M1(202.193.58.10)发送分组。该分组被转发到路由器C，此时路由器C的路由表信息(部分)如下表所示。该分组应该从路由器的哪个接口发出?为什么?(给出详细的分组转发路由查找过程)。
| 目的网络 | 子网络 | 接口 |
|---|---|---|
| 202.193.58.0 | 255.255.255.0 | S1 |
| 192.168.0.0 | 255.255.0.0 | S2 |
| default | 255.0.0.0 | S3 |
- 从S1出发：将202.193.58.10分别与表中的子网掩码进行与运算，得到的结果是202.193.58.0
4.如果新接入一台主机M3,M3可以通过什么协议获取IP地址?给出该协议的工作过程
- DHCP协议 发现阶段：即 DHCP 客户端寻找 DHCP 服务器的阶段。
- 提供阶段：即 DHCP 服务器提供 IP 地址的阶段。
- 选择阶段：即 DHCP 客户端选择某台 DHCP 服务器提供的 IP 地址的阶段。
- 确认阶段：即 DHCP 服务器确认所提供的 IP 地址的阶段。
5.如上问中的IP分组到达目的网络后(M1所在的网络)，需要将该分组封装成以太网帧交付给M1，此时路由器 A需要启动一个地址解析操作，是什么协议?(2分)请给出该协议的转换过程
- ARP协议
- LAN 内部广播发送 ARP请求分组，等待请求的IP 地址
- 目标站收到该请求，回答，将本机 IP地址和 MAC 地址以 ARP 应答方式传递给对方
三、应用题
1.设数据帧采用CRC校验，使用的生成多项式是G(x)=x3+x+1。4位的原始位串为101011，请给出网络中被传输的数据序列信息。(要有计算过程)
- (1)将生成多项式G(x)=x3+x+1转换成对的二进制除数1011
- (2)把原始报文左移3位变成:101011000
- (3)被除数:101011000，除数:1010，进行模2除得到余数:010
- (4)编码后的报文:101011010
2.两个节点进行通信，接收者接收到的数据比特串为:10101100011，其以生成多项式G(x)=x3+x+1进行CRC校验，请判断该接受到的数据是正确还是错误的，并说明原因。(需给出计算过程)
- (1)将生成多项式G(x)=x3+x+1转换成对的二进制除数1011
- (2)如果除后余数等于0则说明是正确的，因为是偶校验
3.已知一个比特流:10011111110101111100000111110，假设采用比特填充的标志比特法，试问经过填充之后输出的完整的数据帧是什么?(要有标志位)
标志位为01111110（中间是6个1）
在比特流中，除了标志位外，后面每5个连续的1后面填上0
01111110100111110110101111000000111110001111110
开头和结尾都要加上标志位
4.利用地球同步卫星在一个1Mbps的信道上发送长度为1000位的帧,该信道的传播延迟为270毫秒。确认总是被捎带在数据中。头非常短，序号使用了3位。试问,在下面的协议中,各协议的信道利用率是多少?(精确到小数点1位)(1)停等式:(2)协议5:(2)协议6
三个协议对应的窗口大小分别位1、7、8
发送1000位的时间是1ms
发送完一帧往返的时间就是271X2=542ms
信道利用率为
（1）1/542
（2）7/542
（3）4/542
5.使用协议6在一条3000千米长的1Mbps的信道上传输125字节的帧。如果信号的传播速率为6微妙/千米。确认总是被捎带在数据帧中。帧头非常短，序号使用4位。试问可获得的最大信道利用率是多少？（精确到小数点1位）
帧发送时间125B/1Mbps=1ms
传播时延3000kmX6us/km=18ms
往返就是38ms
协议6：2的（4次放-1）=8
信道利用利率8/38
6.主机A向主机B连续发送了两个TCP报文段，其序号分别为70和100，试问:第一个报文段携带了多少字节的数据?主机B收到第一个报文段后发回的确认中的确认号应当是多少?如果主机B收到第二个报文段后发回的确认中的确认号是180，试问A发送的第二个报文段中的数据有多少字节?如果A发送的第一个报文段丢失了，但第二个报文段到达了B，B在第二个报文段到达后向A发送确认， 那么确认号是多少?
- 第二个报文段的开始序号是100，说明第一个报文段的序号是70~99，所以第一个携带了30B的信息
- 由于主机已经收到第一个报文段，即最后一个字节的序号应该是99，因此下一次应当希望收到100号字节，故确认中的确认号是100
- 由于主机B收到第二个报文段后发回的确认中的确认号是180，说明已经收到了179号字节，也就说明第二个报文段序号是从100到179，所以第二个报文段80个字节
- 确认的概念就是从前面的序号全部收到了，只要有一个没有收到，都不能发送更高字节的确认，所以确认号是70
7.（1）描述TCP的确认机制是如何实现的?(2)二个TCP连接要发送220B的数据。第一个字节的编号为1000。如果前两个报文各携带100B的数据，最后一个携带剩下的数据，请写出每个报文段的序号。如果接收方均能成功接收数据，写出收方发送的确认报文中的确认号分别是多少?
- 三次握手(2分)
- 第一次:发送方seq=1000 接收方:ack=1100
- 第二次:发送方seq=1100接收方:ack=1200
- 第三次:发送方seq=1200 接收方:ack=1220
8.设TCP的拥塞窗口的慢启动门限值初始为10KB，当拥塞窗口上升到12时发生超时，TCP开始慢启动和拥塞避免，那么第13次传输时拥塞窗口的大小为多少?假设最大段长为1KB。
1 2 4 8 10 11 12 1 2 4 6 7 8。第13次传输时发送窗口大小为8KB
9.采用慢启动和拥塞避免算法，假设初始化时接收窗口大小为15KB，且初始化时设置最大报文段大小为1KB，阀值为10KB。从初始化开始后，在TCP拥塞窗口大小为12KB时，出现应答超时，此时接收窗口变为8KB。在随后的通信过程中，数据发送都成功。请给出从初始化开始，第15次数据发送时的发送窗口大小是多少?要写出过程。
1 2 4 8 10 11 12 1 2 4 6 7 8 1 2 第15次传输时发送窗口大小为2KB
10.通常使用一些有意义的字符串来标识Internet 上的某个资源,这些字符串称为什么?用什么协议才能转换成资源的IP地址?并给出对应的端口号及传输层的协议。
- 域名系统
- DNS协议
- 53
- UDP
四、协议分析题
这道题根据查表的方式，对应着找到答案即可，所以你得看懂以下结构
下图是IP头部结构
根据下面捕获到的十六进制数据流，包括帧头部(忽略前导码)、IP头部、传输层数据段，回答下列问题
1.帧格式采用的是以太网的帧格式还是 802.3的帧格式?
以太网帧 看到类型08 00 >=0x05dc，所以为以太网帧 0800是IP数据报
2.目的MAC地址是多少?
3.一个IP数据报包含头部和数据部分,则该教据报数据域长度为多少?
257-20=237，IP头部固定长度是20个字节
4.该IP数据报可以存活多久?
也就是60秒
5、该数据报的目的IP地址是多少?
ca c1 40 3f 转换为10进制
202.193.64.63
6.根据该数据报的分段标志，该数据报分段了吗?如果已分段，后面是否有更多的段?
把00展开成2进制00000000
只看前三位
- 第一位通常为0
- 第二位DF，1表示不分片
- 第三位MF，1表示后面还有更多分片
所以这是不分段，后面没有更多段
8.判断传输层协议，如果该数据是 TCP 段，请回答问题(1)~3);如果是 UDP段，请回答问题(4)-(6)
1)请给出目的端口，这代表源机器向目的机器请求了何种服务?
23 telnet 服务
其他服务:HTIP (80XHTIPS (443;FIP (21);DNS (53)
2)请给出标志字段 SYN与FIN的值。
3)TCP 段的窗口大小是多少?
4)请给出源端口
5)请给出 UDP段长度
- 请给出 UDP校验和
协议号占8比特。指明IP 层所封装的上层协议类型,如ICMP(1)、IGMP(2)TCP(6)、UDP(17)等。
转换十进制就是17，所以是UDP
源端口c8 8b
UDP段长62
UDP校验和10 F7