2025年數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)試題附答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.在物理層編碼中，曼徹斯特編碼的主要特點(diǎn)是（）。A.每個(gè)比特周期內(nèi)信號無變化B.每個(gè)比特周期中間有跳變，既表示時(shí)鐘又表示數(shù)據(jù)C.高電平表示0，低電平表示1D.編碼效率為100%答案：B2.若某信道帶寬為4kHz，采用QAM-16調(diào)制方式（信噪比為30dB），則根據(jù)香農(nóng)定理，該信道的最大數(shù)據(jù)傳輸速率約為（）。A.40kbpsB.80kbpsC.160kbpsD.320kbps答案：B（香農(nóng)公式C=Blog?(1+S/N)，30dB對應(yīng)S/N=1000，C≈4klog?(1001)≈4k10=40kbps；但QAM-16為4bit/符號，奈奎斯特極限為2Blog?M=24k4=32kbps，取較小值，實(shí)際應(yīng)為40kbps與32kbps中的較小值？此處需修正：香農(nóng)定理計(jì)算的是理論上限，而QAM-16的實(shí)際傳輸速率受限于調(diào)制方式。正確計(jì)算應(yīng)為：信噪比30dB時(shí)S/N=1000，C=4klog?(1+1000)≈4k10=40kbps；QAM-16每個(gè)符號攜帶4bit，奈奎斯特極限為24k4=32kbps，因此實(shí)際最大速率由香農(nóng)定理決定，應(yīng)為40kbps？但通常香農(nóng)定理是上限，調(diào)制方式的實(shí)際速率不能超過該值。可能題目中QAM-16為干擾項(xiàng)，正確答案應(yīng)為40kbps，選A？需重新核對。正確計(jì)算：香農(nóng)公式C=Blog?(1+S/N)，30dB=10log??(S/N)→S/N=103=1000，C=4000log?(1001)≈40009.97≈39880bps≈40kbps，選A。）（注：此處原思考有誤，正確答案應(yīng)為A，因香農(nóng)定理計(jì)算結(jié)果約為40kbps，QAM-16的調(diào)制效率為4bit/符號，奈奎斯特極限為24k4=32kbps，但香農(nóng)定理是理論上限，實(shí)際速率不能超過該值，因此正確答案為A。）3.以下關(guān)于CSMA/CD的描述中，錯(cuò)誤的是（）。A.適用于有線局域網(wǎng)B.發(fā)送數(shù)據(jù)前先監(jiān)聽信道C.發(fā)生碰撞后立即停止發(fā)送并等待隨機(jī)時(shí)間重傳D.可以完全避免碰撞答案：D4.若一個(gè)IP數(shù)據(jù)報(bào)的總長度為1500字節(jié)（包含20字節(jié)首部），需要經(jīng)過MTU為500字節(jié)的鏈路，則分片后的第一個(gè)分片的有效載荷長度為（）。A.480字節(jié)B.460字節(jié)C.440字節(jié)D.420字節(jié)答案：A（MTU=500字節(jié)，首部20字節(jié)，每個(gè)分片數(shù)據(jù)部分最大為480字節(jié)。原數(shù)據(jù)部分1500-20=1480字節(jié)，第一個(gè)分片數(shù)據(jù)480字節(jié)，剩余1480-480=1000字節(jié)，需繼續(xù)分片。）5.TCP協(xié)議中，接收方通過滑動窗口機(jī)制實(shí)現(xiàn)（）。A.流量控制B.擁塞控制C.差錯(cuò)控制D.路由選擇答案：A6.以下編碼方式中，不具備自同步能力的是（）。A.曼徹斯特編碼B.差分曼徹斯特編碼C.非歸零碼（NRZ）D.4B/5B編碼答案：C7.在HDLC協(xié)議中，幀的標(biāo)志字段是（）。A.01111110B.10101010C.00000000D.11111111答案：A8.某網(wǎng)絡(luò)的子網(wǎng)掩碼為255.255.255.192，則每個(gè)子網(wǎng)最多可分配的主機(jī)地址數(shù)為（）。A.62B.30C.14D.6答案：A（192=11000000，主機(jī)位6位，2?-2=62）9.以下協(xié)議中，屬于傳輸層的是（）。A.ARPB.ICMPC.UDPD.OSPF答案：C10.關(guān)于虛電路和數(shù)據(jù)報(bào)的描述，正確的是（）。A.虛電路需要建立連接，數(shù)據(jù)報(bào)不需要B.虛電路適用于實(shí)時(shí)通信，數(shù)據(jù)報(bào)適用于突發(fā)通信C.虛電路每個(gè)分組攜帶完整目的地址，數(shù)據(jù)報(bào)僅攜帶虛電路號D.虛電路可靠性低，數(shù)據(jù)報(bào)可靠性高答案：A二、填空題（每題2分，共20分）1.物理層的四大特性包括機(jī)械特性、電氣特性、功能特性和________。答案：規(guī)程特性2.奈奎斯特定理指出，理想低通信道的最大數(shù)據(jù)傳輸速率為________（B為帶寬，單位Hz）。答案：2Blog?M（M為碼元種類數(shù)）3.差錯(cuò)控制中，海明碼的糾錯(cuò)能力與________有關(guān)，若要糾正2位錯(cuò)誤，至少需要________位校驗(yàn)位。答案：碼距；5（碼距d=2t+1，t=2時(shí)d=5，校驗(yàn)位r滿足2?≥r+k+1，k為數(shù)據(jù)位，此處r≥5）4.CSMA/CA協(xié)議主要用于________網(wǎng)絡(luò)（填“有線”或“無線”），其通過________機(jī)制解決隱藏終端問題。答案：無線；RTS/CTS（請求發(fā)送/清除發(fā)送）5.IP數(shù)據(jù)報(bào)的首部校驗(yàn)和字段僅校驗(yàn)________部分，不校驗(yàn)數(shù)據(jù)部分。答案：首部6.TCP連接建立時(shí)，客戶端發(fā)送的第一個(gè)報(bào)文段的標(biāo)志位是________，服務(wù)器響應(yīng)的報(bào)文段標(biāo)志位是________。答案：SYN；SYN+ACK7.某4B/5B編碼中，輸入數(shù)據(jù)為1011，則對應(yīng)的5位編碼為________（需保證無長連0或連1）。答案：11101（4B/5B將4位數(shù)據(jù)映射為5位碼組，1011對應(yīng)的5B碼為11101，具體映射表需查表，常見1011對應(yīng)11101）8.若某信道采用BPSK調(diào)制（2種碼元），波特率為1000Baud，則數(shù)據(jù)傳輸速率為________。答案：1000bps9.路由協(xié)議RIP使用________算法，OSPF使用________算法。答案：距離向量；鏈路狀態(tài)10.一個(gè)UDP用戶數(shù)據(jù)報(bào)的首部長度為8字節(jié)，數(shù)據(jù)部分為100字節(jié)，則總長度字段的值為________。答案：108（總長度=首部+數(shù)據(jù)=8+100=108字節(jié)）三、簡答題（每題6分，共30分）1.比較電路交換、報(bào)文交換和分組交換的優(yōu)缺點(diǎn)。答案：電路交換：優(yōu)點(diǎn)是實(shí)時(shí)性好、時(shí)延小、通信質(zhì)量穩(wěn)定；缺點(diǎn)是建立連接時(shí)間長、信道利用率低、靈活性差。報(bào)文交換：優(yōu)點(diǎn)是信道利用率高、無需建立連接；缺點(diǎn)是時(shí)延大（存儲-轉(zhuǎn)發(fā)）、對節(jié)點(diǎn)存儲能力要求高。分組交換：優(yōu)點(diǎn)是時(shí)延小（分組短）、信道利用率高、可靠性強(qiáng)（分組獨(dú)立傳輸）；缺點(diǎn)是分組首部開銷、可能失序。2.解釋TCP三次握手的過程，并說明為什么需要三次握手而不是兩次。答案：過程：①客戶端發(fā)送SYN=1，seq=x的報(bào)文（連接請求）；②服務(wù)器發(fā)送SYN=1，ACK=1，seq=y，ack=x+1的報(bào)文（確認(rèn)請求并發(fā)送連接請求）；③客戶端發(fā)送ACK=1，seq=x+1，ack=y+1的報(bào)文（確認(rèn)服務(wù)器連接請求）。原因：防止“已失效的連接請求報(bào)文”出現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)中。若兩次握手，服務(wù)器發(fā)送確認(rèn)后即建立連接，若客戶端的初始請求延遲到達(dá)，服務(wù)器會錯(cuò)誤建立連接；三次握手可確保雙方均確認(rèn)對方的接收和發(fā)送能力。3.簡述CSMA/CD的工作流程，并說明“邊發(fā)邊聽”的作用。答案：流程：①監(jiān)聽信道，若空閑則發(fā)送；②發(fā)送過程中繼續(xù)監(jiān)聽（邊發(fā)邊聽）；③若檢測到碰撞，立即停止發(fā)送并發(fā)送干擾信號；④等待隨機(jī)退避時(shí)間后重傳。“邊發(fā)邊聽”的作用：在發(fā)送數(shù)據(jù)的同時(shí)檢測信道，及時(shí)發(fā)現(xiàn)碰撞，避免無效傳輸，減少信道浪費(fèi)。4.什么是虛電路服務(wù)？它與數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)的主要區(qū)別有哪些？答案：虛電路服務(wù)是面向連接的服務(wù)，通信前需建立虛電路（邏輯連接），通信結(jié)束后釋放。區(qū)別：①連接性：虛電路需要建立/釋放連接，數(shù)據(jù)報(bào)不需要；②分組標(biāo)識：虛電路分組攜帶虛電路號，數(shù)據(jù)報(bào)攜帶完整目的地址；③順序性：虛電路保證分組按序到達(dá)，數(shù)據(jù)報(bào)可能失序；④可靠性：虛電路由網(wǎng)絡(luò)保證可靠性，數(shù)據(jù)報(bào)由主機(jī)保證；⑤路由選擇：虛電路建立時(shí)確定路由，數(shù)據(jù)報(bào)每個(gè)分組獨(dú)立選擇路由。5.簡述CRC校驗(yàn)的工作原理，并舉例說明其計(jì)算過程（假設(shè)提供多項(xiàng)式G(x)=x?+x+1，數(shù)據(jù)字段為101101）。答案：原理：發(fā)送方將數(shù)據(jù)字段視為多項(xiàng)式M(x)，提供多項(xiàng)式G(x)（r+1位），計(jì)算M(x)x?除以G(x)的余數(shù)R(x)，將余數(shù)附加到數(shù)據(jù)后發(fā)送；接收方用同樣的G(x)去除接收的多項(xiàng)式，若余數(shù)為0則無差錯(cuò)。計(jì)算過程：G(x)=x?+x+1→二進(jìn)制10011（r=4）；數(shù)據(jù)字段101101→M(x)=101101，M(x)x?=1011010000；用1011010000除以10011：-10011)1011010000-10011→余01011（左移后繼續(xù)除）-最終余數(shù)為0110，因此CRC碼為1011010110。四、計(jì)算題（每題8分，共32分）1.某信道帶寬為3kHz，信噪比為20dB，若采用QPSK調(diào)制（4種碼元），求該信道的最大數(shù)據(jù)傳輸速率（要求分別用香農(nóng)定理和奈奎斯特定理計(jì)算，并說明實(shí)際可用速率）。答案：香農(nóng)定理：20dB=10log??(S/N)→S/N=100，C=Blog?(1+S/N)=3klog?(101)≈3k6.66≈19.98kbps≈20kbps。奈奎斯特定理：理想低通信道最大波特率=2B=6kBaud，QPSK每個(gè)碼元攜帶2bit，因此最大數(shù)據(jù)速率=6k2=12kbps。實(shí)際可用速率受限于兩者中的較小值，即12kbps（因調(diào)制方式的實(shí)際速率不能超過奈奎斯特極限，而香農(nóng)定理是理論上限）。2.一個(gè)IP網(wǎng)絡(luò)的地址塊為192.168.1.0/24，需劃分6個(gè)子網(wǎng)，每個(gè)子網(wǎng)至少30臺主機(jī)。要求：（1）計(jì)算子網(wǎng)掩碼；（2）列出前3個(gè)子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)地址、可用主機(jī)地址范圍和廣播地址。答案：（1）每個(gè)子網(wǎng)需30臺主機(jī)→主機(jī)位≥5位（2?-2=30），因此網(wǎng)絡(luò)位=32-5=27位，子網(wǎng)掩碼=255.255.255.224（/27）。（2）子網(wǎng)劃分：-子網(wǎng)1：網(wǎng)絡(luò)地址192.168.1.0/27，可用主機(jī)192.168.1.1~192.168.1.30，廣播地址192.168.1.31。-子網(wǎng)2：網(wǎng)絡(luò)地址192.168.1.32/27，可用主機(jī)192.168.1.33~192.168.1.62，廣播地址192.168.1.63。-子網(wǎng)3：網(wǎng)絡(luò)地址192.168.1.64/27，可用主機(jī)192.168.1.65~192.168.1.94，廣播地址192.168.1.95。3.計(jì)算采用曼徹斯特編碼傳輸1000bit數(shù)據(jù)時(shí)的信號傳輸速率（波特率），并說明若改用4B/5B編碼+NRZ-I編碼后的波特率變化（假設(shè)數(shù)據(jù)速率不變）。答案：曼徹斯特編碼每個(gè)比特需要2個(gè)信號變化（波特率=2×數(shù)據(jù)速率），因此傳輸1000bit時(shí)，數(shù)據(jù)速率=1000bps，波特率=2000Baud。4B/5B編碼將4bit數(shù)據(jù)映射為5bit碼元，數(shù)據(jù)速率=1000bps→編碼后的碼元速率=1000×(5/4)=1250bps（碼元速率）。NRZ-I編碼每個(gè)碼元對應(yīng)1個(gè)信號變化，因此波特率=1250Baud。與曼徹斯特相比，波特率降低（2000→1250Baud）。4.一個(gè)TCP連接中，發(fā)送方的擁塞窗口初始為1（MSS=1KB），采用慢開始算法，第1輪傳輸成功（無超時(shí)），第2輪傳輸時(shí)發(fā)生超時(shí)（假設(shè)閾值初始為16KB）。求：（1）第1輪結(jié)束后擁塞窗口大??；（2）第2輪超時(shí)后的閾值和擁塞窗口大??；（3）第3輪傳輸時(shí)的擁塞窗口大?。僭O(shè)第3輪傳輸成功）。答案：（1）慢開始階段，擁塞窗口指數(shù)增長。初始cwnd=1KB，第1輪傳輸成功后，cwnd=2KB（第1輪結(jié)束時(shí)窗口為2）。（2）第2輪傳輸時(shí)超時(shí)，此時(shí)閾值設(shè)為當(dāng)前cwnd的一半（假設(shè)第2輪傳輸前cwnd=2KB，傳輸后可能增長到4KB？需明確輪次定義。通常慢開始每輪（往返時(shí)間）窗口翻倍：初始cwnd=1，第1輪后cwnd=2（成功），第2輪傳輸時(shí)窗口為2，傳輸成功后cwnd=4，若此時(shí)超時(shí)，則閾值=4/2=2KB，cwnd重置為1KB。（注：可能題目中“第1輪傳輸成功”指發(fā)送1個(gè)MSS并確認(rèn)，窗口變?yōu)?；第2輪發(fā)送2個(gè)MSS并確認(rèn)，窗口變?yōu)?，此時(shí)若超時(shí)，閾值=4/2=2，cwnd=1。）（1）第1輪結(jié)束后cwnd=2KB；（2）超時(shí)后閾值=2KB，cwnd=1KB；（3）第3輪傳輸成功，進(jìn)入慢開始，cwnd=2KB（1→2）。五、綜合應(yīng)用題（18分）某企業(yè)需組建局域網(wǎng)，包含研發(fā)部（50臺主機(jī)）、銷售部（30臺主機(jī)）、財(cái)務(wù)部（20臺主機(jī)）和管理層（10臺主機(jī)）。已知可用IP地址塊為172.16.0.0/16，要求：（1）設(shè)計(jì)子網(wǎng)劃分方案，寫出每個(gè)部門的子網(wǎng)掩碼、網(wǎng)絡(luò)地址、可用主機(jī)地址范圍和廣播地址；（2）選擇合適的路由協(xié)議（若部門間通過路由器連接），并說明理由；（3）若研發(fā)部需與公網(wǎng)通信，需部署哪種技術(shù)？簡述其工作原理。答案：（1）子網(wǎng)劃分：-研發(fā)部（50臺主機(jī)）：主機(jī)位≥6位（2?-2=62），網(wǎng)絡(luò)位=32-6=26位，子網(wǎng)掩碼=255.255.255.192（/26）。網(wǎng)絡(luò)地址：172.16.1.0/26（假設(shè)從172.16.1.0開始劃分），可用主機(jī)172.16.1.1~172.16.1.62，廣播地址172.16.1.63。-銷售部（30臺主機(jī)）：主機(jī)位≥5位（2?-2=30），網(wǎng)絡(luò)位=27位，子網(wǎng)掩碼=255.255.255.224（/27）。下一個(gè)子網(wǎng)：172.