计算机网络复习例题

part1各种时延的计算方法，分组交换、电路交换的相关计算详细解释说明，配上例题讲透该知识点

3）例题 1：单链路时延（你必须一眼秒）

题：一条链路 R=10 Mbps，距离 d=2000 km，传播速率 s=2×10^8 m/s，分组 L=1500 Bytes，不计排队/处理。求总时延。

解：

单位换算： $bits1500\text{ Bytes}=1500\times 8=12000\text{ bits}1500 Bytes=1500×8=12000 bits$
发送时延：

msd_{trans}=\frac{12000}{10\times 10^6}=0.0012\text{ s}=1.2\text{ ms}dtrans​=10×10612000​=0.0012 s=1.2 ms

传播时延： $m2000\text{ km}=2\times 10^6\text{ m}2000 km=2×106 m$

msd_{prop}=\frac{2\times 10^6}{2\times 10^8}=0.01\text{ s}=10\text{ ms}dprop​=2×1082×106​=0.01 s=10 ms

总时延：

msd=1.2+10=11.2\text{ ms}d=1.2+10=11.2 ms

✅ 结论：长距离通常传播时延占主导。

4）例题 2：多跳分组交换（存储-转发）——考试最爱

题： A→R1→R2→B 共 3 条链路（3 跳），每条链路速率都是 R=2 Mbps，每条链路传播时延都是 5 ms，分组 L=1000 Bytes，不计排队/处理。问端到端时延？

解：

$L=1000×8=8000L=1000\times 8=8000L=1000×8=8000 bits$
每跳发送时延：

ms\frac{L}{R}=\frac{8000}{2\times 10^6}=0.004\text{ s}=4\text{ ms}RL​=2×1068000​=0.004 s=4 ms

每跳传播时延：5 ms
3 跳总时延：

msd=3\times(4+5)=27\text{ ms}d=3×(4+5)=27 ms

✅ 关键点：存储-转发 → 每跳都要算一次 。

5）例题 3：流水线（pipelining）发多个分组——综合题常出现

还是上题的 3 跳链路，发送/传播同样参数。现在 A 连续发送 K=10 个分组（每个 1000B），问“最后一个分组到达 B 的时间”？

套路：

第一个分组到达时间：还是例题2的
之后进入流水线：瓶颈由每跳发送时延主导（这里每跳发送都是 4 ms）
后续每多一个分组，整体完成时间增加大约 4 ms（因为链路在持续以速率 R 发包）

所以：

msT_{10} \approx 27 + (10-1)\times 4 = 63\text{ ms}T10​≈27+(10−1)×4=63 ms

✅ 一句话记忆：

多分组流水线：第一个 = 全路径延迟；后续 = (K-1)×瓶颈发送时延

6）例题 4：电路交换 vs 分组交换（你截图那题的核心套路）

已知： 链路容量 200 Mbps。每用户需要 25 Mbps。

(1) 电路交换能支持多少用户？

Ncs=⌊20025⌋=8N_{cs}=\left\lfloor \frac{200}{25}\right\rfloor = 8Ncs​=⌊25200​⌋=8

8 个用户“硬切片”，第 9 个绝对不行。

(2) 分组交换的“统计复用”怎么考？

若每用户只在

令活跃用户数：

X∼Binomial(N,p)X\sim \text{Binomial}(N,p)X∼Binomial(N,p)

不拥塞条件： $X≤8X\le 8X≤8$
拥塞概率：

$P(congestion)=P(X≥9)=1−∑k=08(Nk)pk(1−p)N−kP(\text{congestion})=P(X\ge 9)=1-\sum_{k=0}^{8}\binom{N}{k}p^k(1-p)^{N-k}P(congestion)=P(X≥9)=1−k=0∑8(kN)pk(1−p)N−k$

part2 一些典型报文头部格式、长度、字段含义：IPv4、TCP、UDP、802.3、802.11、HTTP等

综合例题 1：分片（IPv4）+ 以太网 MTU（802.3）+ TCP/UDP

题：主机要发送一个 4000B 的 UDP 数据（应用层 payload），链路是 Ethernet（MTU=1500B）。IPv4 无选项（20B），UDP首部8B。问：
1）IPv4 会分成几片？
2）每片的 IP Total Length、MF、Fragment Offset 分别是多少？

解：

原始 UDP 长度：UDP数据4000B + UDP首部8B = 4008B
原始 IP 总长：IP首部20B + 4008B = 4028B

MTU=1500B → 每个 IP 分片最大 Total Length ≤1500B
其中 IP首部20B → 每片最大数据部分 = 1500-20=1480B（而且偏移单位8B，1480能被8整除，刚好）

分片数据（不含IP首部）总共4008B：

第1片：1480B
第2片：1480B
第3片：剩余 4008-2960=1048B

于是：

片1：Total Length = 20+1480=1500，MF=1，Offset=0
片2：Total Length = 1500，MF=1，Offset=1480/8=185
片3：Total Length = 20+1048=1068，MF=0，Offset=(1480+1480)/8=2960/8=370

✅ 这类题就是期末综合题常客。

9）综合例题 2：Wireshark 截到三次握手 + Seq/Ack + HTTP

抓包看到：

C→S: SYN, Seq=1000
S→C: SYN, ACK, Seq=5000, Ack=1001
C→S: ACK, Seq=1001, Ack=5001

随后客户端发送 HTTP GET，长度（TCP payload）= 600B。

问题：
1）为什么第2步 Ack=1001？
2）HTTP GET 这段 TCP 的 Seq 应该是多少？发送后对方 Ack 多少？

解：
1）SYN 占用一个序号，所以对 Seq=1000 的 SYN 确认是 1000+1=1001
2）第三步之后，客户端下一次发送数据仍从 Seq=1001 开始。
GET payload=600B → 服务器确认号：

✅ 这题把 TCP 的 Seq/Ack 和 HTTP 结合了，非常像“不会考单点”的风格。

10）综合例题 3：802.3 开销 + 吞吐/效率（协议头部影响）

题：在 Ethernet 上发送一个 HTTP 响应对象 10KB（仅应用数据），使用 TCP/IP：

TCP首部20B，IP首部20B
Ethernet II 头14B，FCS 4B
MTU=1500B（指 IP payload 最大1500？注意：以太网数据字段最大1500B，对应 IP 包总长 ≤1514? 经典口径：Ethernet payload 1500B = IP包总长最多1500B）
假设不考虑握手和重传，问：
1）需要多少个 TCP 段？
2）总共在链路上发送的字节数（含各层头部，不含前导码）？
3）链路效率 = 应用数据 / 总发送量

解题套路：

MSS（每段 TCP payload） = 1500 - IP(20) - TCP(20) = 1460B
应用数据 10KB = 10×1024=10240B
段数：

$segments\lceil 10240/1460 \rceil = \lceil 7.01\rceil = 8\ \text{segments}⌈10240/1460⌉=⌈7.01⌉=8 segments$

每段上链路字节数：

TCP payload：前7段1460B，最后1段 10240-7×1460=...
7×1460=10220，剩 20B
每段额外头部（不含payload）：TCP20 + IP20 + Eth(14+4)=58B

总发送量：

前7段： (1460+58)×7
最后段： (20+58)×1

$=1518×7+78=10626+78=10704B=1518\times7 + 78 = 10626 + 78 = 10704\text{B}=1518×7+78=10626+78=10704B$

效率：

$η=10240/10704≈0.9566\eta = 10240/10704 \approx 0.9566η=10240/10704≈0.9566$

✅ 这题属于“计算型综合大题”：把 802.3 + IP + TCP + MTU 全揉一起。

part3 应用层：电子邮件协议、DNS、WEB访问的流程，HTTP1.0和1.1的区别，能够结合TCP 进行相关计算，DASH的基本原理

综合例题 5：DASH 自适应判断

题：
客户端最近 5 秒测得平均吞吐量为 3 Mbps。
可选视频码率为：1 Mbps、2 Mbps、4 Mbps。

问：客户端应选择哪个码率？为什么？

标准答案

选择 2 Mbps
原因：
- 留出带宽余量
- 避免缓冲区空转（rebuffering）

part4 TCP 和UDP的适用场合，TCP如何实现可靠传输，如何估计往返时延，如何设置超时重传计时器，如何实现流量控制，如何判断拥塞，如何实现拥塞控制，拥塞控制算法

part5 网络层数据平面：IP分片、传统路由器的转发表、SDN OpenFlow 流表

转发表长什么样？

典型结构：

目的网络前缀	输出接口
10.0.0.0/8	接口 1
10.1.0.0/16	接口 2
10.1.2.0/24	接口 3
默认	接口 4

3️⃣ 查表规则（必须会写）

⭐ 最长前缀匹配（Longest Prefix Match）

选择 匹配位数最多 的那一条

4️⃣ 例题 2（最长前缀匹配）

题：
目的 IP：10.1.2.7
转发表如上，问从哪个接口转发？

解：

匹配 /8 ✔
匹配 /16 ✔
匹配 /24 ✔（最长）

👉 从接口 3 转发

例题 3（SDN 流表设计）

题：
要求：

来自端口 1
目的 IP = 10.1.2.7
转发到端口 3

标准答案（照抄）

5️⃣ SDN + IP 分片的综合理解题

OpenFlow 交换机是否需要理解 IP 分片？

标准答法：

数据平面仍然转发 IP 分片
分片/重组仍由 IP 层（端系统）负责
SDN 控制的是转发规则，不改变 IP 协议语义
- - 个主机发送大小为 4000B（含 IP 头） 的 IP 数据报，
    经过：
    - 路由器 R1（MTU=1500B，传统路由器）
    - 路由器 R2（SDN 交换机，OpenFlow）
    R1 的转发表如下：
    
    前缀接口
    
    10.1.0.0/16 1
    
    默认 2
    
    R2 的 OpenFlow 规则：
    
    Match: ip_dst=10.1.2.0/24 Action: output=3
    
    目的 IP = 10.1.2.7
    
    问：
    
    1️⃣ R1 是否需要分片？若需要，写出分片信息
    2️⃣ R1 如何决定输出接口？
    3️⃣ R2 如何处理这些分片？
    
    标准答案要点（你考试可以照这个结构写）
    
    (1) IP 分片
    - 因 MTU=1500B，小于数据报长度 → 需要分片
    - 分片方式同前面分片计算（略）
    (2) R1 转发接口
    - 目的 IP=10.1.2.7
    - 匹配 10.1.0.0/16 → 接口 1（最长前缀）
    (3) R2 OpenFlow 转发
    - 每个 IP 分片都独立匹配流表
    - 匹配 ip_dst=10.1.2.0/24
    - 所有分片转发到端口 3

前缀	接口
10.1.0.0/16	1
默认	2

part6 网络层控制平面：AS 内部：RIP 路由和OSPF 路由的工作原理； AS 间：BGP （eBGP，iBGP工作原理），ICMP（Ping 和Tracert

part7 ARP的工作原理，请求的主机在本网和非本网。

part8 CSMA/CD 和CSMA/CA的区别（退避的条件，退避算法等），WLAN相关内容，如体系结构、信道与关联、隐藏终端问题，如何缓解、802.3和

在一个 WLAN 中，STA A、STA C 同时向 AP B 发送数据。

1️⃣ 说明为什么 CSMA/CD 不适用于该场景
2️⃣ 描述 CSMA/CA 的退避过程
3️⃣ 指出可能出现的问题
4️⃣ 给出解决方案并解释其原理
5️⃣ 说明该过程中 802.11 帧头与 802.3 的主要不同

标准答案结构（你考试直接照抄）

1️⃣ CSMA/CD 不适用

无线无法边发边听，不能检测冲突

2️⃣ CSMA/CA

监听信道
随机退避
ACK 确认

3️⃣ 问题

隐藏终端导致冲突

4️⃣ 解决方案

使用 RTS/CTS
利用 NAV 避免其他节点发送

5️⃣ 头部区别

802.11 使用多 MAC 地址支持 AP 架构

part9 如何为移动网络配置数据平面隧道

一个移动节点 MN 从 Home Network 移动到 Foreign Network。

1️⃣ 解释为什么需要数据平面隧道
2️⃣ 描述隧道建立的过程
3️⃣ 写出隧道中一个下行数据包的内外层 IP 头
4️⃣ 指出该机制是否影响 TCP 连接
5️⃣ 说明三角路由产生的原因

标准答案要点（你考试可以照抄）

(1) 原因

移动导致 IP 改变
需要保持对端通信连续

(2) 隧道建立

MN 获取 COA
向 HA 注册
HA 与 COA 建立隧道

(3) 数据封装

(4) TCP 影响

不影响
TCP 仍以 Home Address 为端点

(5) 三角路由

下行经 HA
上行直达 CN

posted @ 2026-01-13 00:21 伟大的船长阅读(27) 评论(0) 收藏举报

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