计算机网络-2021期末考试解析

【前言】

 这个是计算机网络的正式试卷了。从形式上基本上跟今年考的一致。很具有参考性。

一、 简答题（30 分，每题 5 分）

1 、电路交换与分组交换各有什么优缺点？第 4 代蜂窝系统 -4G 采用的是全 IP 体系，这说明什么？

2 、 NAT 有什么好处？也带来什么问题？

3 、请简述 IEEE 802.11 的 CSMA/CA 工作机制。

4 、交换机与路由器有什么共同之处，又有什么不同？

5 、请简单说明衡量网络性能的主要指标。

6 、最近各大社交媒体开启用户 IP 属地显示，如果用户通过使用代理隐藏了其真实 IP ，你有什么办法追踪其真实位置？

二、计算设计题（30 分）

1 、（ 10 分）节点 A 和节点 B 在同一个 10Mbps 广播信道上，使用 CSMA/CD 协议和以太网分组，适配器在碰撞之后等待 K*512 比特时间，其中 K 是随机选取的。

1 ）对于 K =100, 适配器返回到第二步要等多长时间？

2 ）如果这两个节点间的传播时延为 325 比特时间。假设节点 A 在 t=0 时开始传输一个 512+64 比特时间的最小长度的帧，并且在它传输结束之前节点 B 开始传输一帧。在 A 检测到 B 已经传输之前， A 能完成传输吗？（提示：考虑在最坏的情况 下，B 的信号什么时候到达 A ）

【答案】

（1）512bit/(10Mbit/s)*100=5.12*10^-3s

（2）能完成传输

【注】这道题在书后的课后习题有讨论

2 、（ 20 分）以太网链路层设备在发展中出现过不同的形态，最初是集线器（ HUB ），后来发展到交换机 （switch ），支持 VLAN 的交换机，甚至出现三层交换机以及路由交换一体机。现在假设某学院网络结构如图，链路层设备为交换机，所有链路都是 100Mbps ，任何主机或服务器能够向任何其它主机或服务器发送分组。

1 ）假设以下三种情况，求网络中 9 台主机和两台服务器之间最大总聚合吞吐量。

a 、链路层设备都为交换机

b 、 3 台连接各系的交换机用集线器来代替

c 、所有交换机用集线器来代替

2 ）如果学院从管理和安全的角度，希望把各系（计算机科学、计算机工程、电子工程）网络隔离，同时还要能互相访问，你有什么升级方案？（假设可以允许升级一台网络设备）

3 ）假设分配有一个子网络 192.168.7 ，考虑以后会设置一个网络空间系，将地址平均分配给这四个系， 请给出各系的子网地址、主机地址范围、子网掩码以及广播地址。

【答案】

（1）a:1100Mbps；b:500Mbps；c:100Mbps

（2）把中间的那个交换机换成路由器

（3）

子网地址	主机地址范围	子网掩码	广播地址
192.168.7.0/26	192.168.7.1-192.168.7.62	255.255.255.192	192.168.7.63
192.168.7.64/26	192.168.7.65-192.168.7.126	255.255.255.192	192.168.7.127
192.168.7.128/26	192.168.7.129-192.168.7.63	255.255.255.192	192.168.7.191
192.168.7.192/26	192.168.7.193-192.168.7.254	255.255.255.192	192.168.7.255

【注】这道题的第一小问在书后的课后习题有讨论

三、综合分析题（40 分）

1、（ 10 分）结合计算机网络到五层体系结构，分析你的笔记本计算机通过 WIFI 接入互联网，在浏 览器地址栏输入 www.hnu.edu.cn 按回车后，到看到湖南大学的主页，这个过程中每个层次各发生 了什么？请尽可能阐述用到了什么技术和协议。假设当你给计算机加电时， DNS 和浏览器的缓存中 什么也没有。（提示：步骤包括使用无线局域网、 DHCP 、 ARP 、 DNS 、 TCP 和 HTTP 协议。）明 确指出在这些步骤中你如何获得网关路由器的 IP 和 MAC 地址。

【答案】

（0）无线网络连接：AP广播其存在的信号，本机向AP发送请求报文，确立连接。

（1）访问时首先从本地DHCP服务器获得本机的IP，本地网络的网关路由器IP地址和本地DNS服务器IP地址。
（2）由于不知道本地DNS服务器的MAC地址，需要ARP协议介入，获取本地DNS服务器的MAC地址。
（3）使用DNS协议将www.hnu.edu.cn解析成IP地址。
（4）三次握手建立TCP连接。
（5）HTTP协议GET方法获取网站信息。

2、（ 10 分）试分析 IP 地址和 MAC 地址能否合并，从以下两种方式回答：

1）网络层中， IPv4 协议中使用 48-bit 的 MAC 地址作为源地址和目的地址。

2）数据链路层中，以太网协议使用 32-bit 的 IP 地址作为源地址和目的地址。

【真的不会】

3、（ 20 分） 2021 年 10 月 5 日， Facebook 网络出现严重故障，全网产品都无法被外界访问，损失 巨大。后来查明故障过程是这样的：

1）一条测试命令因为命令验证系统缺陷生效了，导致数据中心服务器之间的互联中断。

2）在 Facebook 的网络中，本地终端的 DNS 服务器还负责控制 BGP 路由的通告，当其全球骨干数据中心与 DNS 不能正常通信时， DNS 服务器就把所有的 BGP 路由通告删除或撤回。

3）外面的世界不知道如何访问 Facebook 的服务器，没有任何进入其网络的路由。

4） Facebook 工程师无法远程修复问题，耽误了大量时间。

请用你的知识解释与分析：

1） Internet 中 DNS 、 BGP 的角色与工作机制，为什么它们的故障会导致 Facebook 全网不能被访

问。

2） Facebook 团队采用 DNS 服务器发布 BGP 通告，这种做法的利弊。

【答案】

（1）DNS和BGP工作机制：（略）

为什么故障会导致不能访问：

DNS故障导致用户对FaceBook网址的访问不能被正确解析到IP地址，造成了用户不能访问。BGP故障导致工程师试图使用IP直接访问时，由于BGP没法正确通告，路由器不知道对应前缀的IP该往哪里发，请求访问的数据包实际上无法到达数据中心。

故可以回答如下：

• DNS的角色与工作机制：

  • DNS是负责将用户输入的域名转换成相应的IP地址，使得用户能够通过易记的域名来访问互联网上的服务器。

• BGP的角色与工作机制：

  • BGP是一种用于在互联网上交换路由信息的协议，它决定了数据包从源到目的地的路径。

• 为什么故障会导致全网不能被访问：

  • 故障的关键在于BGP路由的撤回。由于BGP决定了数据包的路径，一旦所有BGP路由通告被删除，外部网络就无法找到到达Facebook服务器的路径。即便有人知道服务器的IP地址，也没有合适的路径将数据包传送到目的地。

（2）

利：

• 节省成本
• 简化管理： 整合DNS和BGP可以简化网络管理，减少配置的复杂性。
• 更快的故障检测： 当DNS服务器无法与全球骨干数据中心通信时，BGP路由可以迅速撤回，快速反应网络故障。
• 维护团队独立性： 通过将DNS和BGP整合，Facebook团队可以更灵活地管理网络，维护团队之间的独立性。

弊：

• 单点故障： 整合DNS和BGP使得系统更加脆弱，一旦出现问题，可能导致全网无法访问。
• 安全风险： 将两个关键的网络功能整合在一起增加了安全风险，一旦其中一个组件受到攻击，整个系统可能受到影响。
• 复杂性增加： 对于网络工程师而言，处理DNS和BGP的整合可能会增加配置和故障排除的复杂性，尤其是在出现问题时。