综合练习题

OSI 七层模型（从下到上）：

1. 物理层：传输原始比特流，定义电气、机械、功能和过程特性
2. 数据链路层：将比特组装成帧，提供相邻节点间的可靠传输，差错控制、流量控制
3. 网络层：路由选择和分组转发，实现不同网络间的通信
4. 传输层：端到端的进程通信，提供可靠或不可靠的传输服务
5. 会话层：建立、管理和终止会话
6. 表示层：数据格式转换、加密解密、压缩解压缩
7. 应用层：为用户应用提供网络服务

TCP/IP 四层模型与 OSI 的对应关系：

• TCP/IP 应用层 ↔ OSI 应用层 + 表示层 + 会话层
• TCP/IP 传输层 ↔ OSI 传输层
• TCP/IP 网际层 ↔ OSI 网络层
• TCP/IP 网络接口层 ↔ OSI 数据链路层 + 物理层

答案：OSI 七层如上所述；TCP/IP 四层对应 OSI 的应用+表示+会话、传输、网络、数据链路+物理。

1. 应用层数据：1000 字节
2. 传输层（TCP）：添加 20 字节首部 → TCP 段 = 1000 + 20 = 1020 字节
3. 网络层（IP）：添加 20 字节首部 → IP 数据报 = 1020 + 20 = 1040 字节
4. 数据链路层（以太网）：添加 14 字节首部 + 4 字节 FCS → 以太网帧 = 1040 + 14 + 4 = 1058 字节
5. 物理层还会添加 8 字节前导码（7字节前导 + 1字节SFD），但通常不计入帧长

各层封装开销：

• TCP 首部：20 字节（1.9%）
• IP 首部：20 字节（1.9%）
• 以太网首部+FCS：18 字节（1.7%）
• 总开销：58 字节（5.5%）

答案：以太网帧总长度为 1058 字节（不含前导码），总封装开销 58 字节。

1. 单程传播时延：$\tau = \frac{2500}{2 \times 10^8} = 12.5 \mu s$
2. 争用期：$2\tau = 25 \mu s$
3. 最小帧长：$L_{\min} = R \times 2\tau = 10 \times 10^6 \times 25 \times 10^{-6} = 250$ bit
4. 换算为字节：$250 / 8 = 31.25$ 字节

但实际以太网标准规定最小帧长为 64 字节（考虑了中继器和更长的链路），对应的争用期为 51.2 μs。

答案：争用期为 25 μs，理论最小帧长为 250 bit（约31字节），实际标准为64字节。

1. 数据 $M = 1101011011$（10位），$G = 10011$（5位，$r=4$）
2. 数据左移4位：$M \cdot 2^4 = 11010110110000$
3. 用 $G = 10011$ 做模2除法：

11010110110000 ÷ 10011
10011
-----
 10011
 10011
 -----
  00001
  00000
  -----
   00011
   00000
   -----
    00110
    00000
    -----
     01100
     00000
     -----
      11000
      10011
      -----
       10110
       10011
       -----
        01010
        00000
        -----
         1010    （余数 R = 1010，4位）

4. CRC 校验码为 1010
5. 发送的码字为 11010110111010

答案：CRC 校验码为 1010。

1. /24 表示前24位为网络位，后8位为主机位。要划分为4个子网，需要借用2位主机位作为子网位（$2^2 = 4$）。
2. 新的子网掩码为 /26，即 255.255.255.192
3. 每个子网的主机位为 6 位，可用主机数为 $2^6 - 2 = 62$（减去网络地址和广播地址）

4个子网：

答案：子网掩码 255.255.255.192，4个子网如上表所示，每个子网62个可用主机。

通过 B 到达各目标的距离 = 1（A到B）+ B报告的距离：

• A: 1+1 = 2（原0，不变）
• B: 1+0 = 1（原1，不变）
• C: 1+2 = 3（原5，更新为3，下一跳B）
• D: 1+3 = 4（原3，不变）
• E: 1+4 = 5（原7，更新为5，下一跳B）

更新后的路由表：

答案：C 的距离更新为3（下一跳B），E 的距离更新为5（下一跳B），其余不变。

三次握手过程：

1. 第一次握手：客户端发送 SYN 报文（SYN=1，seq=x），进入 SYN_SENT 状态
2. 第二次握手：服务器收到 SYN 后，回复 SYN+ACK 报文（SYN=1，ACK=1，ack=x+1，seq=y），进入 SYN_RCVD 状态
3. 第三次握手：客户端收到 SYN+ACK 后，回复 ACK 报文（ACK=1，ack=y+1），进入 ESTABLISHED 状态；服务器收到 ACK 后也进入 ESTABLISHED 状态

为什么需要三次握手：

1. 防止已失效的连接请求到达服务器：如果客户端发送的第一个 SYN 因网络延迟迟到，客户端已超时重传并建立了连接，迟到的旧 SYN 到达服务器后，如果是两次握手，服务器会认为是新连接并分配资源，导致资源浪费。三次握手中，客户端收到服务器的 SYN+ACK 后，发现序号不对，会发送 RST 拒绝连接。
2. 同步双方的初始序列号：TCP 是可靠传输，需要双方确认对方的初始序列号。三次握手确保双方都知道对方的初始序列号并得到确认。
3. 协商双方的窗口大小和 MSS 等参数：三次握手过程中可以协商这些参数。

答案：三次握手过程如上；主要原因是防止已失效的连接请求导致服务器错误分配资源，以及同步双方初始序列号。

慢启动阶段，拥塞窗口 cwnd 按指数增长（每个 RTT 翻倍）：

• RTT 0（初始）：cwnd = 1 MSS = 1000 字节，发送 1 个段
• RTT 1 后：收到 1 个 ACK，cwnd = 2 MSS = 2000 字节，发送 2 个段
• RTT 2 后：收到 2 个 ACK，cwnd = 4 MSS = 4000 字节，发送 4 个段
• RTT 3 后：收到 4 个 ACK，cwnd = 8 MSS = 8000 字节，发送 8 个段
• RTT 4 后：收到 8 个 ACK，cwnd = 16 MSS = 16000 字节

经过 4 个 RTT 后：

• 拥塞窗口 cwnd = 16 MSS = 16000 字节
• 共发送数据 = (1 + 2 + 4 + 8 + 16) × 1000 = 31 × 1000 = 31000 字节

注意：这里计算的是从初始到第4个RTT后总共发送的数据量（包括第4个RTT发送的16个段）。

答案：经过 4 个 RTT 后，拥塞窗口为 16000 字节（16 MSS），共发送约 31000 字节数据。

两种查询方式：

1. 递归查询（Recursive Query）：如果本地域名服务器不能直接回答查询，则它代替查询者向其他域名服务器查询，直到得到最终结果，然后将结果返回给查询者。查询者只需等待最终结果。
2. 迭代查询（Iterative Query）：如果被查询的域名服务器不能直接回答，则它返回下一个应该查询的域名服务器地址，由查询者自己继续查询。查询者需要多次查询。

典型配置：主机向本地域名服务器发起递归查询，本地域名服务器向根/顶级/权威域名服务器发起迭代查询。

访问 www.example.com 的解析过程：

1. 主机查询本地域名服务器（递归查询）：“www.example.com 的 IP 地址是什么？”
2. 本地域名服务器缓存未命中，向根域名服务器查询（迭代查询）
3. 根域名服务器返回 .com 顶级域名服务器地址
4. 本地域名服务器向 .com 顶级域名服务器查询
5. .com 服务器返回 example.com 权威域名服务器地址
6. 本地域名服务器向 example.com 权威域名服务器查询
7. 权威服务器返回 www.example.com 的 IP 地址
8. 本地域名服务器将结果返回给主机，并缓存该记录

答案：递归查询由服务器代替查询者完成全部查询，迭代查询由查询者自己逐步查询；解析过程如上8步。

GET 和 POST 的区别：

1. 参数位置：GET 参数在 URL 查询字符串中；POST 参数在请求体中
2. 数据长度：GET 受 URL 长度限制（通常 2KB-8KB）；POST 无长度限制
3. 安全性：GET 参数暴露在 URL 中，不安全；POST 参数在请求体中，相对安全
4. 幂等性：GET 是幂等的（多次请求结果相同）；POST 不是幂等的
5. 缓存：GET 请求可被缓存；POST 请求默认不被缓存
6. 用途：GET 用于获取资源；POST 用于提交数据（如表单提交、创建资源）
7. 书签/历史：GET 可被收藏为书签；POST 不能

常见 HTTP 状态码：

答案：GET 和 POST 的区别如上7点；常见状态码包括 200、301、302、304、400、401、403、404、500、502、503 等。