2025年網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)考題及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題4分，共20分）1.以下哪項(xiàng)不屬于軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）架構(gòu)的核心分層？A.應(yīng)用層B.控制層C.數(shù)據(jù)層D.管理維護(hù)層2.網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化（NFV）中，負(fù)責(zé)虛擬資源生命周期管理的組件是？A.VNF（虛擬網(wǎng)絡(luò)功能）B.VIM（虛擬基礎(chǔ)設(shè)施管理器）C.NFVO（NFV編排器）D.EM（網(wǎng)元管理器）3.5G核心網(wǎng)（5GC）中，用戶面功能（UPF）與會(huì)話管理功能（SMF）之間的接口是？A.N1B.N4C.N9D.N114.云原生網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中，實(shí)現(xiàn)服務(wù)間安全通信與流量治理的核心技術(shù)是？A.虛擬局域網(wǎng)（VLAN）B.服務(wù)網(wǎng)格（ServiceMesh）C.動(dòng)態(tài)路由協(xié)議（BGP）D.網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換（NAT）5.AI驅(qū)動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維（AIOps）中，用于預(yù)測(cè)網(wǎng)絡(luò)擁塞的典型算法是？A.支持向量機(jī)（SVM）B.K近鄰算法（KNN）C.長(zhǎng)短期記憶網(wǎng)絡(luò)（LSTM）D.決策樹（DecisionTree）二、填空題（每題3分，共15分）1.SDN控制器與轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備間的南向接口國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)主要采用__________（填協(xié)議名稱）。2.NFV架構(gòu)中，負(fù)責(zé)將物理資源抽象為虛擬資源池的組件是__________（填英文縮寫）。3.5G核心網(wǎng)中，提供用戶數(shù)據(jù)路由與轉(zhuǎn)發(fā)功能的網(wǎng)元是__________（填英文縮寫）。4.云原生網(wǎng)絡(luò)中，基于Kubernetes實(shí)現(xiàn)服務(wù)發(fā)現(xiàn)的默認(rèn)工具是__________（填組件名稱）。5.網(wǎng)絡(luò)切片的關(guān)鍵支撐技術(shù)包括__________、__________和__________（至少填三項(xiàng)）。三、簡(jiǎn)答題（每題10分，共40分）1.簡(jiǎn)述SDN與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)在控制邏輯、轉(zhuǎn)發(fā)方式和擴(kuò)展性上的主要區(qū)別。2.說(shuō)明NFV如何通過“硬件通用化、軟件模塊化”推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)變革，并列舉至少兩項(xiàng)典型應(yīng)用場(chǎng)景。3.分析5G核心網(wǎng)控制面（CP）與用戶面（UP）分離設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)，結(jié)合5G業(yè)務(wù)需求說(shuō)明其必要性。4.云原生網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)需遵循“以應(yīng)用為中心”原則，解釋該原則的具體含義，并列舉實(shí)現(xiàn)該原則的三項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。四、綜合設(shè)計(jì)題（每題12.5分，共25分）1.某企業(yè)計(jì)劃構(gòu)建混合云網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，需連接北京、上海兩地?cái)?shù)據(jù)中心（私有云）、全國(guó)30個(gè)分支辦公點(diǎn)（通過互聯(lián)網(wǎng)接入）及阿里云、AWS公有云平臺(tái)。要求支持SDN統(tǒng)一管控、網(wǎng)絡(luò)切片隔離不同業(yè)務(wù)（如ERP、視頻會(huì)議、IoT終端）、AI驅(qū)動(dòng)的流量?jī)?yōu)化與故障預(yù)測(cè)。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)該網(wǎng)絡(luò)的邏輯拓?fù)?，并說(shuō)明各關(guān)鍵組件的功能及技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式。2.某高校擬建設(shè)新一代校園網(wǎng)，需支持5G無(wú)線接入（覆蓋教學(xué)區(qū)、宿舍區(qū)）、云原生業(yè)務(wù)（如在線教學(xué)平臺(tái)、科研計(jì)算集群）、多租戶安全隔離（學(xué)生、教師、訪客）。請(qǐng)繪制邏輯拓?fù)鋱D（文字描述即可），并說(shuō)明以下關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)：（1）5G與有線網(wǎng)絡(luò)的融合接入；（2）云原生業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)支撐；（3）多租戶安全防護(hù)策略。答案一、單項(xiàng)選擇題1.D（SDN核心分層為應(yīng)用層、控制層、數(shù)據(jù)層，管理維護(hù)層不屬于標(biāo)準(zhǔn)分層）2.C（NFVO負(fù)責(zé)全局資源編排和VNF生命周期管理，VIM管理虛擬基礎(chǔ)設(shè)施，EM管理單個(gè)網(wǎng)元）3.B（N4接口是SMF與UPF間的控制接口，用于會(huì)話管理；N1為用戶設(shè)備與AMF接口，N9為跨UPF接口，N11為AMF與SMF接口）4.B（服務(wù)網(wǎng)格通過Sidecar代理實(shí)現(xiàn)服務(wù)間透明通信、流量治理和安全，是云原生網(wǎng)絡(luò)的核心）5.C（LSTM適用于時(shí)間序列數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)，可用于網(wǎng)絡(luò)流量趨勢(shì)分析和擁塞預(yù)測(cè)）二、填空題1.OpenFlow（或RESTCONF，2025年主流SDN控制器支持OpenFlow1.5及RESTCONF/YANG模型）2.VIM（虛擬基礎(chǔ)設(shè)施管理器，負(fù)責(zé)計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)資源的虛擬化與管理）3.UPF（用戶面功能，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)包路由、QoSenforcement、流量報(bào)告等）4.kubedns（或CoreDNS，Kubernetes默認(rèn)的服務(wù)發(fā)現(xiàn)與DNS解析組件）5.網(wǎng)絡(luò)切片選擇功能（NSSF）、切片隔離技術(shù)（如QoS標(biāo)記、VxLAN分段）、動(dòng)態(tài)資源調(diào)度（基于AI的彈性擴(kuò)縮容）三、簡(jiǎn)答題1.（1）控制邏輯：SDN通過集中式控制器實(shí)現(xiàn)全局控制，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)依賴分布式路由協(xié)議（如OSPF、BGP）；（2）轉(zhuǎn)發(fā)方式：SDN轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備僅執(zhí)行流表匹配（無(wú)狀態(tài)轉(zhuǎn)發(fā)），傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備內(nèi)置控制邏輯（有狀態(tài)轉(zhuǎn)發(fā)）；（3）擴(kuò)展性：SDN通過北向API支持應(yīng)用層靈活編程，新增業(yè)務(wù)只需更新控制器策略；傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)需逐設(shè)備配置，擴(kuò)展性差。2.NFV通過將專用硬件（如路由器、防火墻）的功能軟件化，運(yùn)行在通用x86服務(wù)器上，實(shí)現(xiàn)硬件解耦。變革體現(xiàn)在：①資源池化：物理資源按需分配給不同VNF，提升利用率；②快速部署：VNF以虛擬機(jī)/容器形式分發(fā)，部署時(shí)間從周級(jí)縮短至分鐘級(jí)。典型場(chǎng)景：運(yùn)營(yíng)商5G核心網(wǎng)網(wǎng)元（如AMF、SMF）虛擬化、企業(yè)分支站點(diǎn)的虛擬CPE（vCPE）。3.優(yōu)勢(shì)：①獨(dú)立演進(jìn)：控制面專注信令處理（低延遲），用戶面專注數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)（高吞吐量），可分別優(yōu)化；②彈性擴(kuò)展：用戶面可根據(jù)流量動(dòng)態(tài)擴(kuò)縮容（如視頻會(huì)議高峰期增加UPF實(shí)例），控制面保持穩(wěn)定；③業(yè)務(wù)隔離：不同用戶/業(yè)務(wù)的控制信令與數(shù)據(jù)流量分離，降低干擾。必要性：5G需支持eMBB（大帶寬）、URLLC（低時(shí)延）、mMTC（大連接）等多樣化業(yè)務(wù)，分離設(shè)計(jì)可針對(duì)性優(yōu)化不同業(yè)務(wù)的性能需求。4.“以應(yīng)用為中心”指網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)需圍繞應(yīng)用的需求（如延遲、帶寬、可靠性）而非網(wǎng)絡(luò)設(shè)備本身。實(shí)現(xiàn)技術(shù)：①服務(wù)網(wǎng)格（ServiceMesh）：為應(yīng)用提供透明的流量治理（如重試、熔斷）和安全（如mTLS）；②Kubernetes網(wǎng)絡(luò)策略（NetworkPolicy）：基于應(yīng)用標(biāo)簽定義訪問控制，替代傳統(tǒng)基于IP的ACL；③彈性負(fù)載均衡（ElasticLB）：根據(jù)應(yīng)用流量動(dòng)態(tài)調(diào)整負(fù)載均衡實(shí)例，確保高可用；④服務(wù)發(fā)現(xiàn)（ServiceDiscovery）：自動(dòng)感知應(yīng)用實(shí)例的位置，避免手動(dòng)配置IP地址。四、綜合設(shè)計(jì)題1.邏輯拓?fù)洌汉诵膶樱翰渴餝DN控制器（如ONOS或OpenDaylight），通過北向API對(duì)接企業(yè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)（ERP、視頻會(huì)議平臺(tái)），南向通過OpenFlow/RESTCONF連接各數(shù)據(jù)中心的SDN交換機(jī)（如Arista7050）。私有云（北京/上海數(shù)據(jù)中心）：部署NFV基礎(chǔ)設(shè)施（x86服務(wù)器+虛擬化平臺(tái)），運(yùn)行虛擬路由器（vRouter）、虛擬防火墻（vFW）等VNF，通過VXLAN與SDN交換機(jī)互聯(lián)。公有云（阿里云、AWS）：通過云廠商提供的高速互聯(lián)服務(wù)（如阿里云高速通道、AWSDirectConnect）接入，在公有云側(cè)部署云原生網(wǎng)關(guān)（如AWSVPCGateway），與企業(yè)SDN控制器通過VPN或?qū)Ｓ镁€路對(duì)接。分支辦公點(diǎn)：采用虛擬CPE（vCPE）設(shè)備，通過互聯(lián)網(wǎng)接入企業(yè)總部，vCPE由NFV編排器（NFVO）統(tǒng)一管理，支持自動(dòng)配置VPN隧道（IPSec）到最近的數(shù)據(jù)中心。網(wǎng)絡(luò)切片：通過SDN控制器為不同業(yè)務(wù)分配獨(dú)立的VxLAN分段（如ERP切片用VNI1001，視頻會(huì)議用VNI1002），結(jié)合QoS標(biāo)記（DSCP值）保障高優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)（如視頻會(huì)議）的帶寬和延遲。AI運(yùn)維：部署AIOps平臺(tái)，采集各節(jié)點(diǎn)流量、延遲、丟包率等數(shù)據(jù)（通過NetFlow/IPFIX），使用LSTM模型預(yù)測(cè)流量峰值，提前調(diào)整UPF實(shí)例數(shù)量；通過異常檢測(cè)算法（如孤立森林）識(shí)別故障（如某分支鏈路擁塞），自動(dòng)觸發(fā)SDN控制器重路由。2.邏輯拓?fù)涿枋觯航尤雽樱航虒W(xué)區(qū)/宿舍區(qū)部署5G基站（如華為AAU5613）和WiFi7AP（支持802.11be），5G基站通過前傳網(wǎng)絡(luò)（光纖）連接到5G接入網(wǎng)（gNodeB），WiFiAP通過有線接入校園網(wǎng)核心交換機(jī)。核心層：部署云原生數(shù)據(jù)中心（基于Kubernetes），運(yùn)行在線教學(xué)平臺(tái)（微服務(wù)架構(gòu)）、科研計(jì)算集群（HPC）；核心交換機(jī)為支持VXLAN的SDN交換機(jī)（如CiscoNexus9000），通過OpenFlow與SDN控制器（如CiscoDNACenter）連接。安全層：部署服務(wù)網(wǎng)格（如Istio）管理云原生業(yè)務(wù)間通信，部署零信任網(wǎng)關(guān)（如PaloAltoPrismaAccess）實(shí)現(xiàn)多租戶認(rèn)證（學(xué)生/教師/訪客通過不同SSID/VLAN接入，認(rèn)證后分配不同網(wǎng)絡(luò)切片）。關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)：（1）5G與有線網(wǎng)絡(luò)融合：5G用戶面流量通過N3接口連接到UPF，UPF與校園網(wǎng)核心交換機(jī)通過N9接口互聯(lián)；WiFi用戶通過DHCP獲取與5G用戶相同的IP地址段，實(shí)現(xiàn)無(wú)縫漫游（基于802.21介質(zhì)無(wú)關(guān)切換）。（2）云原生業(yè)務(wù)支撐：在線教學(xué)平臺(tái)的微服務(wù)通過KubernetesService暴露，ServiceMesh（Istio）負(fù)責(zé)服務(wù)間流量治理（如按權(quán)重分配流量到不同版本）；科研計(jì)算集群通過負(fù)載均衡器（如NGINXIngress）對(duì)外提供API，支持動(dòng)態(tài)擴(kuò)縮容（HPA根據(jù)CPU/網(wǎng)絡(luò)流量自動(dòng)