2025年大學(xué)《信息與計算科學(xué)》專業(yè)題庫——計算機網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)化與調(diào)優(yōu)考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題1.下列哪個指標(biāo)最能直接反映網(wǎng)絡(luò)鏈路傳輸數(shù)據(jù)的效率？A.帶寬利用率B.吞吐量C.延遲D.丟包率2.在進行網(wǎng)絡(luò)性能評估時，使用ping命令主要測量的是？A.網(wǎng)絡(luò)的吞吐量B.網(wǎng)絡(luò)的可用性C.網(wǎng)絡(luò)的平均延遲（往返時間）D.網(wǎng)絡(luò)的帶寬3.當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁塞時，以下哪種現(xiàn)象通常不會發(fā)生？A.吞吐量下降B.延遲急劇增加C.帶寬利用率降至100%D.丟包率降低4.主動式網(wǎng)絡(luò)性能測試與被動式測試的主要區(qū)別在于？A.測試工具不同B.是否需要發(fā)送測試數(shù)據(jù)C.測試成本不同D.測試結(jié)果的表達方式不同5.在TCP/IP協(xié)議棧中，哪個層主要負責(zé)提供端到端的可靠數(shù)據(jù)傳輸？A.應(yīng)用層B.傳輸層C.網(wǎng)絡(luò)層D.數(shù)據(jù)鏈路層6.以下哪種技術(shù)不屬于鏈路層負載均衡的范疇？A.鏈路聚合(LinkAggregation)B.虛擬路由冗余協(xié)議(VRRP)C.多路徑路由(MultipathRouting)D.網(wǎng)橋組(BridgeGroups)7.QoS(QualityofService)機制主要目的是什么？A.提高網(wǎng)絡(luò)帶寬B.減少網(wǎng)絡(luò)延遲C.保障關(guān)鍵業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量D.降低網(wǎng)絡(luò)管理復(fù)雜度8.當(dāng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（如路由器）處理能力成為瓶頸時，通常表現(xiàn)為？A.CPU利用率過低B.內(nèi)存利用率過低C.鏈路帶寬利用率過低D.排隊延遲顯著增加9.以下哪個工具主要用于分析網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的詳細內(nèi)容？A.iperfB.tracerouteC.WiresharkD.netstat10.在進行網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)化時，首先應(yīng)該做什么？A.直接修改設(shè)備配置B.使用工具進行全面的性能監(jiān)控和瓶頸識別C.確定性能目標(biāo)D.更換高性能的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備二、填空題1.衡量網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)“快慢”的主要指標(biāo)是________。2.網(wǎng)絡(luò)性能評估中，衡量網(wǎng)絡(luò)“容量”的主要指標(biāo)是________。3.TCP協(xié)議中，通過動態(tài)調(diào)整________和________參數(shù)來實施擁塞控制。4.識別網(wǎng)絡(luò)性能瓶頸常用的“分層診斷”方法，通常從________層開始分析。5.為了減少網(wǎng)絡(luò)延遲，可以采用________技術(shù)將地理位置分散的服務(wù)器內(nèi)容緩存到靠近用戶的地方。三、簡答題1.簡述網(wǎng)絡(luò)延遲（Latency）的組成部分及其主要影響因素。2.解釋什么是網(wǎng)絡(luò)擁塞，并簡述擁塞發(fā)生時可能出現(xiàn)的現(xiàn)象。3.簡述使用Wireshark進行網(wǎng)絡(luò)性能分析時，至少三種有用的分析維度。4.當(dāng)檢測到服務(wù)器響應(yīng)慢時，初步可以懷疑哪些方面的網(wǎng)絡(luò)性能問題？請列舉至少三個方面。四、計算題1.假設(shè)一個網(wǎng)絡(luò)的帶寬為1Gbps(1Gbps=10^9bps)。如果一個數(shù)據(jù)包大小為1500字節(jié)（包括IP頭部和TCP頭部），傳輸鏈路上的傳播延遲為5毫秒。請計算：a.理論上的最小端到端延遲是多少？（不考慮處理延遲和排隊延遲）b.如果網(wǎng)絡(luò)利用率為80%，實際端到端延遲大約是多少？（假設(shè)處理和排隊延遲合計為3ms）2.在一個簡單的排隊模型中，到達的數(shù)據(jù)包被緩存（排隊）等待處理。假設(shè)數(shù)據(jù)包到達服從泊松分布，平均到達率為10包/秒；服務(wù)速率（處理能力）為15包/秒。請估算：a.系統(tǒng)中的平均數(shù)據(jù)包數(shù)量是多少？b.一個數(shù)據(jù)包在系統(tǒng)中花費的平均時間（延遲）是多少？五、綜合應(yīng)用題1.某企業(yè)網(wǎng)絡(luò)用戶反映訪問外部網(wǎng)站（例如）速度很慢，但內(nèi)部訪問正常。初步網(wǎng)絡(luò)診斷顯示，從用戶端到核心交換機延遲正常，但從核心交換機traceroute到，在經(jīng)過ISP的幾個節(jié)點后，延遲突然顯著增加并不穩(wěn)定。請分析可能的原因，并提出相應(yīng)的排查和優(yōu)化建議。2.假設(shè)你需要為一所大學(xué)的圖書館服務(wù)器群（提供數(shù)據(jù)庫查詢服務(wù)）進行網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)化。服務(wù)器部署在校園網(wǎng)內(nèi)部，用戶通過校園網(wǎng)出口訪問。請列舉至少三個可能的性能優(yōu)化方向，并簡述相應(yīng)的優(yōu)化思路或方法。試卷答案一、選擇題1.B2.C3.D4.B5.B6.B7.C8.D9.C10.B二、填空題1.延遲2.帶寬3.擁塞窗口(CongestionWindow),公平競爭窗口(FairnessWindow)或RTT(RoundTripTime)-注意：TCP擁塞控制主要依賴擁塞窗口和慢啟動閾值，RTT是影響擁塞控制速率的因素。此處選擁塞窗口和RTT更全面。4.應(yīng)用5.CDN(ContentDeliveryNetwork)三、簡答題1.解析思路:分析延遲構(gòu)成（傳播延遲、處理延遲、排隊延遲、端到端延遲定義），再分析影響因素（傳播延遲與距離、介質(zhì)有關(guān)；處理延遲與設(shè)備能力、協(xié)議復(fù)雜度有關(guān)；排隊延遲與負載、隊列長度有關(guān)）?；卮鹦枞娓采w構(gòu)成和影響因素。*網(wǎng)絡(luò)延遲（Latency）通常由傳播延遲、處理延遲和排隊延遲組成。傳播延遲取決于信號在物理介質(zhì)中的傳播速度和距離。處理延遲是指網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（路由器、交換機）在處理數(shù)據(jù)包時所需的時間，與設(shè)備CPU能力、協(xié)議解析復(fù)雜度有關(guān)。排隊延遲是指數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點排隊等待處理或轉(zhuǎn)發(fā)的時間，受網(wǎng)絡(luò)負載（流量）和隊列長度影響。端到端延遲是上述各部分延遲的總和。*影響因素：傳播延遲主要受介質(zhì)（如光纖、銅纜）傳輸速度和物理距離影響；處理延遲受設(shè)備硬件性能（CPU、內(nèi)存）、運行協(xié)議版本和復(fù)雜度影響；排隊延遲主要受網(wǎng)絡(luò)帶寬利用率（負載）、到達流量的突發(fā)性以及隊列管理算法影響。2.解析思路:定義擁塞（網(wǎng)絡(luò)資源不足以滿足所有傳輸需求的狀態(tài)），再列舉擁塞發(fā)生時的典型現(xiàn)象（性能指標(biāo)變化）?；卮鹦枨逦x并列舉現(xiàn)象。*網(wǎng)絡(luò)擁塞是指當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中某一部分（如鏈路、路由器）的資源（如帶寬、緩存、處理能力）不足以滿足當(dāng)前數(shù)據(jù)傳輸需求時，導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸效率下降的現(xiàn)象。擁塞發(fā)生時，通常會出現(xiàn)以下現(xiàn)象：網(wǎng)絡(luò)吞吐量下降甚至接近帶寬理論值；延遲（尤其是排隊延遲）急劇增加；丟包率顯著升高；網(wǎng)絡(luò)利用率可能達到或超過100%（但在極端擁塞下，效率低下時利用率反而可能不高）。3.解析思路:列舉Wireshark可用的分析維度，并說明每種維度能分析什么。回答需至少列舉三種，并體現(xiàn)其與性能分析的相關(guān)性。*使用Wireshark進行網(wǎng)絡(luò)性能分析時，可以使用的維度包括：①協(xié)議分布分析：統(tǒng)計不同協(xié)議（如HTTP,TCP,UDP,ICMP）的流量占比，識別主要流量類型，判斷是否存在異常協(xié)議流量。②流量特征分析：分析流的持續(xù)時間、流量大小、速率等，識別異?；蛘加脦掃^大的流。③錯誤與異常分析：檢查數(shù)據(jù)包中的錯誤校驗值、重傳包、亂序包、丟包相關(guān)的ICMP消息（如DestinationUnreachable），定位傳輸問題。④時序分析：觀察數(shù)據(jù)包到達的時間間隔，分析延遲變化、抖動情況，尤其是在進行網(wǎng)絡(luò)測試或分析服務(wù)質(zhì)量時。4.解析思路:從服務(wù)器端、網(wǎng)絡(luò)路徑端、客戶端等多個角度思考可能導(dǎo)致響應(yīng)慢的原因?；卮鹦枇信e至少三個方面，并具有合理性。*檢測到服務(wù)器響應(yīng)慢時，初步可以懷疑以下方面的網(wǎng)絡(luò)性能問題：①服務(wù)器自身性能瓶頸：服務(wù)器CPU、內(nèi)存、磁盤I/O或網(wǎng)絡(luò)接口卡(NIC)處理能力不足，導(dǎo)致無法及時響應(yīng)請求。②網(wǎng)絡(luò)傳輸路徑問題：服務(wù)器到客戶端之間的網(wǎng)絡(luò)鏈路帶寬不足、存在高延遲或高丟包的節(jié)點、DNS解析延遲或失敗、路由選擇不當(dāng)?shù)?。③客戶端網(wǎng)絡(luò)問題：用戶本地網(wǎng)絡(luò)連接不穩(wěn)定、帶寬不足、延遲高，或者本地DNS解析問題。四、計算題1.解析思路:a題用帶寬和包大小計算傳播延遲，再求和。b題用帶寬利用率調(diào)整有效帶寬，再用有效帶寬計算傳播延遲，加上固定的處理和排隊延遲，得到總延遲。*a.傳播延遲=距離/傳播速度。傳輸時延=包大小*8/帶寬。最小端到端延遲=傳播延遲+傳輸時延=距離/傳播速度+1500*8bit/(10^9bps)=距離/(光速/距離)+12ms=12ms+距離/光速。由于未給距離和光速，通常題目隱含距離極短或只要求計算基于包大小和帶寬的傳輸時延，即1500*8/(10^9)=12ms。若必須考慮傳播，需補充信息。此處按傳輸時延回答。修正：題目要求計算“最小端到端延遲”，理論上應(yīng)包含傳播延遲和傳輸時延。傳播延遲P=Distance/Speed。傳輸時延T=L/R=1500Bytes*8bits/Byte/1Gbps=12ms。最小端到端延遲=P+T。假設(shè)距離極短，P可忽略不計，則最小延遲約12ms。更嚴(yán)謹?shù)谋硎鍪荘+12ms。最終答案按12ms給出，因缺少距離信息。*b.有效帶寬=帶寬*利用率=1Gbps*(1-0.8)=0.2Gbps=0.2*10^9bps。有效傳輸時延=包大小*8/有效帶寬=1500*8/(0.2*10^9)=60ms。總延遲≈有效傳輸時延+處理和排隊延遲=60ms+3ms=63ms。2.解析思路:a題用排隊論L=λ/(μ-λ)估算平均隊列長度（系統(tǒng)中包數(shù)）。b題用平均隊列長度估算平均停留時間，即延遲W=L/λ。其中λ是到達率，μ是服務(wù)率（注意單位要統(tǒng)一，包/秒）。*a.平均到達率λ=10包/秒。平均服務(wù)率μ=15包/秒。系統(tǒng)中的平均數(shù)據(jù)包數(shù)量（排隊+服務(wù)中）L=λ/(μ-λ)=10/(15-10)=10/5=2包。*b.一個數(shù)據(jù)包在系統(tǒng)中的平均時間（延遲）W=L/λ=2包/10包/秒=0.2秒=200毫秒。五、綜合應(yīng)用題1.解析思路:分析現(xiàn)象（延遲在ISP節(jié)點激增且不穩(wěn)定），定位問題可能區(qū)域（ISP網(wǎng)絡(luò)路徑）。從鏈路、設(shè)備、路由、應(yīng)用層面思考原因。提出排查步驟（如ping、traceroute、MTR、檢查ISP報告）和優(yōu)化建議（如選擇不同ISP、調(diào)整QoS、應(yīng)用層加速）。*可能原因分析:*當(dāng)前使用的ISP網(wǎng)絡(luò)路徑在經(jīng)過某個或某幾個節(jié)點時擁塞嚴(yán)重，導(dǎo)致延遲增加。*該ISP與外部互聯(lián)網(wǎng)連接的質(zhì)量不穩(wěn)定或帶寬不足。*DNS解析到的IP地址存在問題，解析到的IP本身網(wǎng)絡(luò)狀況不佳。*企業(yè)內(nèi)部防火墻或安全設(shè)備對出站流量可能存在過于嚴(yán)格的策略，影響了訪問速度。*該外部網(wǎng)站服務(wù)器本身負載過高或帶寬限制。*排查建議:*使用`ping`和`traceroute`觀察延遲增加的具體節(jié)點。*使用`mtr`持續(xù)跟蹤路徑并顯示每個節(jié)點的延遲和丟包率，更直觀地定位問題點。*嘗試使用不同的DNS服務(wù)器解析的IP地址，看問題是否依然存在。*檢查企業(yè)防火墻/安全策略，確認是否有針對該網(wǎng)站的訪問限制或QoS策略。*聯(lián)系當(dāng)前ISP詢問相關(guān)鏈路質(zhì)量報告或故障信息。*嘗試訪問其他外部網(wǎng)站，判斷是特定網(wǎng)站問題還是普遍性問題。*優(yōu)化建議:*如果確認是特定ISP路徑問題，考慮更換為網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量更穩(wěn)定的另一家ISP或使用多ISP接入。*如果是普遍性訪問慢，且確認是帶寬瓶頸，考慮升級到更高帶寬的互聯(lián)網(wǎng)接入。*在內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)或防火墻上實施針對關(guān)鍵業(yè)務(wù)（如訪問）的QoS策略，優(yōu)先保障其帶寬和低延遲。*如果是網(wǎng)站服務(wù)器問題，聯(lián)系網(wǎng)站管理員或考慮使用CDN服務(wù)。*優(yōu)化內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（如核心交換機）的配置，確保其處理能力能夠支持出口帶寬。2.解析思路:針對圖書館數(shù)據(jù)庫服務(wù)器訪問慢的場景，從網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、應(yīng)用層、基礎(chǔ)設(shè)施層思考優(yōu)化方向。每個方向給出具體方法?；卮鹦柚辽偃c，并具有針對性。*優(yōu)化方向與思路:*網(wǎng)絡(luò)路徑與帶寬優(yōu)化:檢查服務(wù)器接入的局域網(wǎng)帶寬是否充足，是否存在瓶頸。分析服務(wù)器到用戶終端（通過校園網(wǎng)出口）的網(wǎng)絡(luò)路徑，使用traceroute等工具檢查延遲和丟包情況。如果路徑過長或存在瓶頸，考慮使用鏈路聚合增加帶寬，或申請更高質(zhì)量的互聯(lián)網(wǎng)出口鏈路。優(yōu)化校園網(wǎng)內(nèi)部路由策略，確保訪問數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的流量優(yōu)先或低延遲。*服務(wù)器與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備性能調(diào)優(yōu):檢查數(shù)據(jù)庫服務(wù)器本身的CPU、內(nèi)存、磁盤I/O性能