#章节测：体系结构与物理层

覆盖章节：计算机网络体系结构、物理层。

建议用时 60 分钟，先做后看解析；错题当日登记进错题本。除标注外均为模拟题。答案与解析统一在文末。

#第 1~22 题：单项选择题

1. 计算机网络定义中"自治的计算机系统"的含义是（ ）

A. 各计算机之间互不相连 B. 各计算机无主从关系，可独立工作 C. 各计算机必须运行相同的操作系统 D. 各计算机之间不能相互通信

2. 下列设备中，全部属于通信子网（网络核心部分）的是（ ）

A. 主机、网卡、调制解调器 B. 路由器、交换机、通信链路 C. 服务器、集线器、网线 D. 客户机、路由器、中继器

3. 计算机网络最基本、最重要的功能是（ ）

A. 资源共享 B. 数据通信 C. 分布式处理 D. 负载均衡

4. 按分布范围分类，覆盖一个校园的网络属于（ ）

A. 广域网 WAN B. 城域网 MAN C. 局域网 LAN D. 个人区域网 PAN

5. 某银行自建、仅供本行各营业网点使用的全国性网络，按使用者分类属于（ ）

A. 公用网 B. 专用网 C. 广域网 D. 局域网

6. 与电路交换相比，分组交换的主要优点是（ ）

A. 传输时延恒定，实时性好 B. 无需建立端到端连接，链路资源统计共享 C. 数据按序到达，不会失序 D. 每个分组走完全程所需时间一定更短

7. 把链路带宽从 100 Mb/s 提升到 1 Gb/s，能减小的时延分量是（ ）

A. 发送时延 B. 传播时延 C. 处理时延 D. 排队时延

8. 在 100 Mb/s 链路上发送一个长度为 1250 B 的分组，发送时延为（ ）

A. 12.5 μs B. 100 μs C. 1 ms D. 80 μs

9. 时延带宽积的物理意义是（ ）

A. 链路能容纳的最大分组数 B. 链路上正在飞行的比特数（以比特为单位的链路长度） C. 链路的最大数据率 D. 发送一个分组所需的比特数

10. 从发送方发出数据到收到接收方确认所经历的时间称为（ ）

A. 单向传播时延 B. 往返时延 RTT C. 发送时延 D. 处理时延

11. 某网络空闲时（利用率 $U = 0$）时延为 $D_0 = 10$ ms。按 $D = \frac{D_0}{1-U}$ 估算，利用率升至 0.8 时时延约为（ ）

A. 18 ms B. 50 ms C. 80 ms D. 40 ms

12. "规定数据帧中前 48 位为目的地址字段"属于协议三要素中的（ ）

A. 语法 B. 语义 C. 同步 D. 接口

13. 关于协议与服务，下列说法正确的是（ ）

A. 协议是垂直的，服务是水平的 B. 上层通过协议调用下层，通过服务与对等层通信 C. 协议是水平的，服务是垂直的；上层使用下层服务，下层协议对上层透明 D. 协议的改变必然导致服务定义的改变

14. 在 OSI 参考模型中，实现相邻节点间流量控制的主要是（ ）

A. 传输层 B. 网络层 C. 数据链路层 D. 物理层

15. 下列 PDU 与层的对应关系，错误的是（ ）

A. 应用层——报文 B. 传输层——段 C. 网络层——帧 D. 物理层——比特

16. TCP/IP 模型的网络接口层对应 OSI 参考模型的（ ）

A. 数据链路层与网络层 B. 物理层与数据链路层 C. 传输层与会话层 D. 应用层与表示层

17. 传统有线电视广播系统中，观众只能接收不能发送，这种通信方式属于（ ）

A. 单工通信 B. 半双工通信 C. 全双工通信 D. 并行通信

18. 异步传输中每个字节附加 1 位起始位和 1 位停止位（无校验位），其传输效率为（ ）

A. 100% B. 80% C. 50% D. 90%

19. 某编码规则：比特为 1 时码元开始处发生电平跳变，比特为 0 时保持不变，整个码元期间电平不变。该编码是（ ）

A. NRZ B. NRZI C. 曼彻斯特编码 D. 差分曼彻斯特编码

20. 关于集线器（hub），下列说法错误的是（ ）

A. 工作在物理层，实质是多端口中继器 B. 收到信号后向除入端口外的所有端口转发 C. 能隔离冲突域 D. 所连主机共享总线带宽，半双工工作

21. 关于光纤，下列说法正确的是（ ）

A. 单模光纤芯径粗，适合长距离传输 B. 多模光纤用激光作光源，色散小 C. 单模光纤芯径细、只允许一种模式传播，适合长距离 D. 光纤传输的是电信号，需防电磁干扰

22. 各用户占用不同时隙、且时隙按需动态分配（不固定对应某用户）的复用方式是（ ）

A. FDM B. TDM C. STDM D. WDM

#第 23~26 题：计算与波形大题

23.（时延计算，模拟题） 主机 A 经两个路由器（共 3 段链路）向主机 B 发送一个报文，报文被划分为 10 个分组，每个分组（含首部）1000 b。每段链路的数据率均为 10 Mb/s，每段链路的传播时延均为 1 ms。忽略处理时延、排队时延与首部细节。

（1）求第一个分组从 A 开始发送到完全到达 B 的时间； （2）求最后一个分组完全到达 B 的时间（即发送整个报文的总时延）。

24.（奈奎斯特与香农结合，模拟题） 某信道带宽 3 kHz，信噪比 20 dB。

（1）按香农定理求最大无差错数据率（$\log_2 101 \approx 6.66$）； （2）若采用 QAM-16 调制且视为理想（无噪声）信道，按奈奎斯特定理求最大数据率； （3）该信道的实际最大数据率应取多少？说明理由。

25.（CDM 正交码计算，模拟题） 四个站分配如下码片序列（$m = 8$，两两正交）：

• 甲：$(+1\ +1\ +1\ +1\ +1\ +1\ +1\ +1)$
• 乙：$(+1\ -1\ +1\ -1\ +1\ -1\ +1\ -1)$
• 丙：$(+1\ +1\ -1\ -1\ +1\ +1\ -1\ -1)$
• 丁：$(+1\ -1\ -1\ +1\ +1\ -1\ -1\ +1)$

接收方收到叠加码片 $S = (+1\ -3\ -1\ -1\ +1\ -3\ -1\ -1)$。通过规格化内积判断各站分别发送了 1、0 还是未发送。

26.（编码波形判读，模拟题） 待发送比特序列为 1 0 1 1 0。设初始电平为低，曼彻斯特编码约定"1 = 前半低、后半高；0 = 前半高、后半低"。分别写出 NRZ、NRZI、曼彻斯特、差分曼彻斯特四种编码下逐码元的电平描述（用"高/低/跳变/保持"或"前半→后半"表述），并指出哪种编码每个码元中间必有跳变。

#答案与解析

#第 1 题：B

• 考点：计算机网络的概念（自治、互连、协议）
• 难度：易
• 解析：自治 = 无主从关系、各自可独立工作；互连 = 有连通通路。A 与互连矛盾，C/D 无关。
• 错因提醒：不要把"自治"记成"自治系统（AS）"，那是路由选择语境的另一概念。

#第 2 题：B

• 考点：资源子网（边缘）与通信子网（核心）的组成
• 难度：易
• 解析：通信子网由网络与连接网络的路由器/交换机、通信链路构成；主机、客户机、服务器属于端系统（边缘部分）。
• 错因提醒：网卡、调制解调器属于硬件组成视角的部件，不算网络核心设备。

#第 3 题：B

• 考点：计算机网络的功能
• 难度：易
• 解析：数据通信是最基本、最重要的功能；资源共享是建网的根本目的/本质。两个表述都常考，注意题干措辞。
• 错因提醒："最基本"选数据通信，"本质/目的"选资源共享，混记必错。

#第 4 题：C

• 考点：按分布范围分类
• 难度：易
• 解析：校园网覆盖范围在几十米到几公里，属局域网（单位所有、使用广播信道技术为主）。
• 错因提醒：覆盖一座城市的校园群/多校区城域级网络才可能涉及 MAN，单个校园按大纲口径选 LAN。

#第 5 题：B

• 考点：按使用者分类
• 难度：易
• 解析：自建自用为专用网。C（广域网）是按分布范围维度的描述，与使用者维度正交——题目问"按使用者分类"，答案只能是公用/专用。
• 错因提醒：分类维度混淆是本题唯一陷阱；该网络既是专用网又是广域网，两句都真，但题目限定了维度。

#第 6 题：B

• 考点：三种交换方式对比
• 难度：中
• 解析：分组交换无需建立连接，采用存储转发，链路资源统计共享、利用率高。A 是电路交换特点；分组可能失序（C 错）；单个分组时延未必更短，且时延不确定（D 错）。
• 错因提醒："实时性好、时延恒定"专属于电路交换，见"独占端到端通路"即可绑定。

#第 7 题：A

• 考点：时延四分量与带宽的关系
• 难度：易
• 解析：$t_{\text{send}} = \frac{\text{分组长度}}{\text{带宽}}$，带宽提升直接缩短发送时延；传播时延只与距离和介质相关。
• 错因提醒："光纤比铜线快所以传播时延小"是常见错觉，工程上两者均约 $2\times10^8$ m/s。

#第 8 题：B

• 考点：发送时延计算与进制换算
• 难度：中
• 解析：$1250 \times 8 = 10^4$ b；$10^4 / 10^8 = 10^{-4}$ s = 100 μs。
• 错因提醒：字节转比特乘 8、速率换算用 $10^6/10^9$。误用 $2^{10}$ 或忘乘 8 会得到 A/D 等干扰项。

#第 9 题：B

• 考点：时延带宽积的物理意义
• 难度：易
• 解析：时延带宽积 = 传播时延 × 带宽 = 链路上正在飞行的比特数。
• 错因提醒：选项 A 的"分组数"没有除以分组长度的说法，量纲不符；记"以比特为单位的链路长度"即可秒杀。

#第 10 题：B

• 考点：RTT 定义
• 难度：易
• 解析：RTT = 从发送数据到收到确认为止的总时间，含双程传播与中间节点处理/排队，题目约定下可含对端发送时延。
• 错因提醒：RTT ≠ 2×发送时延；狭义简化为 2×传播时延，注意题目是否另给处理/排队时延。

#第 11 题：B

• 考点：时延与利用率关系
• 难度：中
• 解析：$D = \frac{10}{1-0.8} = \frac{10}{0.2} = 50$ ms。
• 错因提醒：$U=0.8$ 时分母是 0.2 不是 0.8；把公式记成 $D_0(1+U)$ 会得 18 ms（A 陷阱）。

#第 12 题：A

• 考点：协议三要素
• 难度：易
• 解析：规定格式属于语法；语义管动作与应答，同步管事件顺序与定时。
• 错因提醒：三要素辨析是高频选择题，用"格式=语法、动作=语义、时序=同步"三连记。

#第 13 题：C

• 考点：协议与服务的区别与联系
• 难度：中
• 解析：协议水平（对等层规则）、服务垂直（下层为上层提供）；上层只见服务不见协议，协议可换而服务接口不变（D 错）。
• 错因提醒：A 恰好说反；B 把两个方向都说反。记住"对等层之间是协议、相邻层之间是服务/接口"。

#第 14 题：C

• 考点：各层功能定位
• 难度：中
• 解析：数据链路层负责相邻节点间的成帧、差错控制与流量控制；传输层的流量控制是端到端的。题干"相邻节点"是决定性限定词。
• 错因提醒：不看限定词直接选 A（传输层）是本题设计的陷阱；OSI 中网络层也可对分组做流量控制，但"相邻节点（ hop-by-hop）"指向链路层。

#第 15 题：C

• 考点：数据单元术语对应
• 难度：易
• 解析：网络层的 PDU 是分组（IP 数据报）；帧属于数据链路层。
• 错因提醒：报文（应用）→ 段（传输）→ 分组（网络）→ 帧（链路）→ 比特（物理），顺序背熟，任一错位即陷阱。

#第 16 题：B

• 考点：TCP/IP 模型与 OSI 模型层对应
• 难度：易
• 解析：网络接口层 = 物理层 + 数据链路层；会话 + 表示 + 应用三层并入 TCP/IP 应用层。
• 错因提醒：易错选 A（把"接口"联想成靠近网络的一侧）；按五层教学模型对齐记忆最稳。

#第 17 题：A

• 考点：单工/半双工/全双工
• 难度：易
• 解析：只能单方向传输为单工。对讲机（收发不能同时）是半双工，电话是全双工。
• 错因提醒：半双工不是"只能单方向"，是"双向但不能同时"。

#第 18 题：B

• 考点：异步传输的效率
• 难度：中
• 解析：每 8 bit 数据开销 2 bit，效率 $\frac{8}{8+2} = 80\%$。
• 错因提醒：若加奇偶校验位则为 $\frac{8}{11} \approx 73\%$；看清题目附加位数目再算。

#第 19 题：B

• 考点：基带编码辨析（NRZI）
• 难度：中
• 解析：NRZI（反向不归零）：1 跳变、0 保持，码元期间电平不变。NRZ 看绝对电平；曼彻斯特/差分曼彻斯特每码元中间必跳变。
• 错因提醒："见 1 翻转、见 0 不动"是 NRZI 的口诀；与差分曼彻斯特（看码元开始处跳变）区分开。

#第 20 题：C

• 考点：物理层设备（集线器）
• 难度：中
• 解析：集线器不能隔离冲突域，也不能隔离广播域；逻辑上仍是共享总线。能隔离冲突域的是网桥/交换机（链路层设备）。
• 错因提醒："多端口中继器""向除入端口外所有端口广播""带宽共享"三条绑死记忆；任何"智能转发"表述都错。

#第 21 题：C

• 考点：传输介质（光纤）
• 难度：中
• 解析：单模芯径细、激光光源、无模式色散、长距离贵；多模芯径粗、LED 光源、多模式传播、距离短便宜。
• 错因提醒："单模=细、远、贵；多模=粗、短、便宜"，与直觉"粗=强"相反，最易记反。

#第 22 题：C

• 考点：信道复用方式辨析
• 难度：中
• 解析：TDM 时隙固定对应各用户（不发送也占用）；STDM（统计时分复用）按需动态分配时隙并携带地址信息。
• 错因提醒：题干两个条件——"时隙"（排除 FDM/WDM）与"动态按需"（排除 TDM）——逐条筛即可。

#第 23 题

• 考点：分组交换时延计算（发送时延 × 链路数 + 传播时延 × 链路数、流水线尾部延迟）
• 难度：中
• 解析：

单个分组在一段链路上的发送时延：$t_s = \frac{1000\ \text{b}}{10\times10^6\ \text{b/s}} = 10^{-4}\ \text{s} = 0.1$ ms。

（1）第一个分组要在 3 段链路上各发送一次、各传播一次：

$$T_1 = 3(t_s + d) = 3\times(0.1 + 1) = 3.3\ \text{ms}$$

（2）第 1 个分组到后，后续 9 个分组还需在源站以 $t_s$ 间隔继续流水发出（每多一个分组，总时间多 0.1 ms）：

$$T_{\text{总}} = (n + k - 1)\cdot t_s + k\cdot d = (10+3-1)\times0.1 + 3\times1 = 1.2 + 3 = 4.2\ \text{ms}$$

• 错因提醒：三个高频错误——发送时延只算一次（漏乘链路数 k）、忘记流水线尾部 $(k-1)t_s$、把 $n+k-1$ 写成 $n+k$。建议先算"第一个分组"、再补"每个后续分组 +1 个 $t_s$"，分步落笔不易错。

#第 24 题

• 考点：奈奎斯特定理与香农定理结合（取 min）
• 难度：中
• 解析：

（1）20 dB $\Rightarrow S/N = 10^{20/10} = 100$：

$$C_{\text{香农}} = 3000\times\log_2(1+100) \approx 3000\times6.66 \approx 19\,980 \approx 20\ \text{kb/s}$$

（2）QAM-16 每码元 $\log_2 16 = 4$ bit：

$$C_{\text{奈氏}} = 2\times3000\times4 = 24\ \text{kb/s}$$

（3）实际最大数据率取两者较小值：约 20 kb/s。香农定理给出的是有噪信道无差错传输的极限，无论采用几进制调制都无法超越；奈氏结果（24 kb/s）只是无噪理想模型下的上限。

• 错因提醒：dB 忘换算成 100 倍、只算其一不取 min 是两大丢分点；"有噪声"字样出现时香农上限不可绕过。

#第 25 题

• 考点：CDM 码片正交、规格化内积判定

• 难度：中

• 解析：逐站计算 $S$ 与该站码片的逐位乘积之和，再除以 8。

• 甲（全 +1）：$\sum S = 1-3-1-1+1-3-1-1 = -8$，$-8/8 = -1$ → 甲发送 0

• 乙：$(+1)(+1)+(-3)(-1)+(-1)(+1)+(-1)(-1)+(+1)(+1)+(-3)(-1)+(-1)(+1)+(-1)(-1) = 1+3-1+1+1+3-1+1 = 8$，$8/8 = +1$ → 乙发送 1

• 丙：$1+(-3)(1)+(-1)(-1)+(-1)(-1)+1+(-3)(1)+(-1)(-1)+(-1)(-1) = 1-3+1+1+1-3+1+1 = 0$，$0/8 = 0$ → 丙未发送

• 丁：$1+3+1-1+1+3+1-1 = 8$，$8/8 = +1$ → 丁发送 1

• 错因提醒：结果只能是 0 或 $\pm 1$，算出其他值必是符号错位；"正 1、负 0、零静默"的映射方向别记反（收到反码才得 $-1$，对应发送 0）。

#第 26 题

• 考点：四种基带编码的波形判读
• 难度：难
• 解析（波形待动画化，此处为表格化描述占位）：

比特序列：t1=1，t2=0，t3=1，t4=1，t5=0。

差分曼彻斯特推演（设 t1 前电平为低）：每个码元中间必跳变（同步用）；比特值看码元开始处有无跳变——t1 前为低、bit=1 无跳变，从低开始中间跳高，后半高；t2 前为高、bit=0 需开始跳变，跳为低后中间跳高；t3 前为高、bit=1 无跳变，从高开始中间跳低；t4 前为低、bit=1 无跳变，低→高；t5 前为高、bit=0 有跳变，跳为低后中间跳高。

每个码元中间必有跳变的是曼彻斯特与差分曼彻斯特（两者统称曼彻斯特族）；NRZ/NRZI 连续同值时无任何跳变，需外时钟同步。

• 错因提醒：三处高频错——曼彻斯特用"中间跳变方向"判值而差分用"开始处有无跳变"判值，二者机制不同；差分曼彻斯特的中间跳变不携带比特信息；判读前先固定"初始电平"与"1 的跳变方向约定"，否则与选项对不上。

#本测小结（做完自查）

未全对的行，回对应章节小节重读并把错题登记进错题本。