第5章網(wǎng)絡(luò)層習(xí)題

1、9計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（第2版）習(xí)題 5.1 用一句話概述網(wǎng)際層提供什么樣的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。答：為實(shí)現(xiàn)端到端的傳遞，網(wǎng)絡(luò)層主要提供在物理鏈路之間臨時(shí)建立聯(lián)系的線路交換服務(wù)和選擇數(shù)據(jù)報(bào)傳輸?shù)淖罴崖窂降穆酚蛇x擇服務(wù)。5.2 IPv4的地址包括哪幾個(gè)字段？分為幾類？用戶使用哪幾類？畫圖表示它們的結(jié)構(gòu)。它們各適用于什么規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)？IP地址使用什么記法表示？你們單位的IP地址網(wǎng)絡(luò)號(hào)字段是什么？是幾類的？答：（1）IPv4的地址是32位長(zhǎng)，由4個(gè)分段的十進(jìn)制組成。由網(wǎng)絡(luò)號(hào)（網(wǎng)絡(luò)ID）和主機(jī)號(hào)（主機(jī)ID）兩部分構(gòu)成。IPv4定義的IP地址是32比特長(zhǎng)度的二級(jí)地址，包括3個(gè)字段：類別字段,網(wǎng)絡(luò)號(hào)字段,主機(jī)號(hào)字段.(2) IP

2、地址分為A，B，C，D，E五類，其中D為多播地址，E類保留今后使用。(3) 用戶使用的是A，B，C三類，稱為基本類。(4)（5） 一般A類地址分配給大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)，C類地址分配給254臺(tái)主機(jī)以下的小規(guī)模網(wǎng)絡(luò)，B類地址介于兩者之間。（6） IP地址使用點(diǎn)分十進(jìn)制記法。（7） 校園網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)號(hào)字段是10，屬于A類5.3 說出特殊形式的IP地址及其意義。答：（1）0.0.0.0 嚴(yán)格說來，0.0.0.0已經(jīng)不是一個(gè)真正意義上的IP地址了。它表示的是這樣一個(gè)集合：所有不清楚的主機(jī)和目的網(wǎng)絡(luò)。這里的“不清楚”是指在本機(jī)的路由表里沒有特定條目指明如何到達(dá)。對(duì)本機(jī)來說，它就是一個(gè)“收容所”，所有不認(rèn)識(shí)的

3、“三無”人員，一律送進(jìn)去。如果你在網(wǎng)絡(luò)設(shè)置中設(shè)置了缺省網(wǎng)關(guān)，那么Windows系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)目的地址為0.0.0.0的缺省路由。     （2）255.255.255.255  限制廣播地址。對(duì)本機(jī)來說，這個(gè)地址指本網(wǎng)段內(nèi)(同一廣播域)的所有主機(jī)。如果翻譯成人類的語言，應(yīng)該是這樣：“這個(gè)房間里的所有人都注意了！”這個(gè)地址不能被路由器轉(zhuǎn)發(fā)。     （3）127.0.0.1  本機(jī)地址，主要用于測(cè)試。用漢語表示，就是“我自己”。在Windows系統(tǒng)中，這個(gè)地址有一個(gè)別名“Localhost”。

4、尋址這樣一個(gè)地址，是不能把它發(fā)到網(wǎng)絡(luò)接口的。除非出錯(cuò)，否則在傳輸介質(zhì)上永遠(yuǎn)不應(yīng)該出現(xiàn)目的地址為“127.0.0.1”的數(shù)據(jù)包。    （4）224.0.0.1 組播地址，注意它和廣播的區(qū)別。從224.0.0.0到239.255.255.255都是這樣的地址。224.0.0.1特指所有主機(jī)，224.0.0.2特指所有路由器。這樣的地址多用于一些特定的程序以及多媒體程序。如果你的主機(jī)開啟了IRDP(Internet路由發(fā)現(xiàn)協(xié)議，使用組播功能)功能，那么你的主機(jī)路由表中應(yīng)該有這樣一條路由。     （5）169.254.

5、x.x 如果你的主機(jī)使用了DHCP功能自動(dòng)獲得一個(gè)IP地址，那么當(dāng)你的DHCP服務(wù)器發(fā)生故障，或響應(yīng)時(shí)間太長(zhǎng)而超出了一個(gè)系統(tǒng)規(guī)定的時(shí)間，Wingdows系統(tǒng)會(huì)為你分配這樣一個(gè)地址。如果你發(fā)現(xiàn)你的主機(jī)IP地址是一個(gè)諸如此類的地址，很不幸，十有八九是你的網(wǎng)絡(luò)不能正常運(yùn)行了。     （6）10.x.x.x、172.16。x。x172.31。x。x、192.168。x。x 私有地址，這些地址被大量用于企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中。一些寬帶路由器，也往往使用192.168.1.1作為缺省地址。私有網(wǎng)絡(luò)由于不與外部互連，因而可能使用隨意的IP地址。保留這樣的

6、地址供其使用是為了避免以后接入公網(wǎng)時(shí)引起地址混亂。使用私有地址的私有網(wǎng)絡(luò)在接入Internet時(shí)，要使用地址翻譯(NAT)，將私有地址翻譯成公用合法地址。在Internet上，這類地址是不能出現(xiàn)的。 5.4 如果沒有進(jìn)行子網(wǎng)劃分，A、B和C類IP地址的子網(wǎng)掩碼各是什么？答：A類為255.0.0.0,B類為255.255.0.0,C類為255.255.255.0 5.5 某單位的網(wǎng)絡(luò)使用B類IP地址166.15.0.0，如果將網(wǎng)絡(luò)上的計(jì)算機(jī)劃分為30個(gè)子網(wǎng)，subnet id應(yīng)該取幾位？子網(wǎng)掩碼應(yīng)該是什么？每個(gè)子網(wǎng)最多可包含多少臺(tái)計(jì)算機(jī)？試用二進(jìn)制和點(diǎn)分十進(jìn)制記法對(duì)應(yīng)地寫出s

7、ubnet id最小的子網(wǎng)上host id最小和最大的主機(jī)的IP地址。答：子網(wǎng)號(hào)應(yīng)該取5位，子網(wǎng)掩碼應(yīng)該是255.255.248.0，可以劃分出32個(gè)子網(wǎng)。每個(gè)子網(wǎng)最多包括2046臺(tái)計(jì)算機(jī)。 子網(wǎng)號(hào)最小的子網(wǎng)為166.15.0.0/255.255.248.0，其中最小的主機(jī)IP地址是166.15.0.1，最大的主機(jī)IP地址是166.15.7.254。用二進(jìn)制表示這兩個(gè)地址為10100110.00001111.00000000.00000001 10100110.00001111.00000111.111111105.6 一個(gè)A類IP網(wǎng)絡(luò)17.0.0.0，欲劃分為6個(gè)子網(wǎng)，子網(wǎng)掩碼應(yīng)該是什么？給

8、出每個(gè)子網(wǎng)的IP地址的范圍。答：A 類網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)掩碼為8位，即255.0.0.0 ，如果不用VLSM的方法是不能只劃分6個(gè)子網(wǎng)，必須劃分8個(gè)子網(wǎng)使用其中的6個(gè)。 劃分完后的掩碼長(zhǎng)度為11位，即255.224.0.0，每個(gè)子網(wǎng)的IP范圍如下： 17.0.0.0/11-17.31.255.255/11 17.32.0.0/11-17.63.255.255/11 17.64.0.0/11-17.95.255.255/11 17.96.0.0/11-17.127.255.255/11 17.128.0.0/11-17.159.255.255/1117.160.0.0/11-17.191.255.255

9、/11 17.192.0.0/11-17.223.255.255/11 17.224.0.0/11-17.255.255.255/115.7 ARP進(jìn)行的是哪兩種地址的轉(zhuǎn)換？ ARP如何進(jìn)行地址的轉(zhuǎn)換？它采取了哪些措施提高地址轉(zhuǎn)換的效率？ 答：（1）ARP進(jìn)行的是IP地址到物理地址的轉(zhuǎn)換。 （2） 檢查ARP高速緩存表。 若地址不在表中，就向網(wǎng)上發(fā)送廣播，具有該ip地址的目的站用其MAC地址 作為響應(yīng)。 （3）提高ARP的措施： 使用ARP緩存。 在ARP請(qǐng)求報(bào)文中葉放入源站IP地址和物理地址的映射，以免目標(biāo)機(jī)緊接著為解析源站的物理地址而在進(jìn)行一次動(dòng)態(tài)綁定操作。 源站在廣播自己的地址映射時(shí)，網(wǎng)

10、上所有主機(jī)都將它存入自己的ARP緩存。 新的主機(jī)入網(wǎng)時(shí)，主動(dòng)廣播自己的地址映射，一面其他主機(jī)對(duì)他運(yùn)行ARP。5.8 IP數(shù)據(jù)報(bào)首部的定長(zhǎng)域的長(zhǎng)度是多少？最大首部長(zhǎng)度是多少？IP數(shù)據(jù)報(bào)可攜帶的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度最多是多少？答：IP數(shù)據(jù)報(bào)首部的定長(zhǎng)域長(zhǎng)度是20字節(jié)，最大首部長(zhǎng)度是60字節(jié)，除定長(zhǎng)域長(zhǎng)度20字節(jié)，選項(xiàng)的最大長(zhǎng)度是40字節(jié)。IP數(shù)據(jù)報(bào)的總長(zhǎng)字段指示整個(gè)自拍數(shù)據(jù)報(bào)的長(zhǎng)度，包括包頭長(zhǎng)度和數(shù)據(jù)區(qū)長(zhǎng)，字節(jié)為單位?？傞L(zhǎng)度為16比特，所以，IP數(shù)據(jù)報(bào)最長(zhǎng)可達(dá)65535字節(jié)，IP數(shù)據(jù)報(bào)可攜帶的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度最大為65535減去（20-60）字節(jié)的首部長(zhǎng)度。5.9 IP對(duì)數(shù)據(jù)報(bào)的什么部分進(jìn)行差錯(cuò)校驗(yàn)？其優(yōu)、缺點(diǎn)是什么

11、？IP在什么結(jié)點(diǎn)進(jìn)行差錯(cuò)校驗(yàn)？為什么？答：IP只對(duì)數(shù)據(jù)報(bào)的首部進(jìn)行檢驗(yàn)，而不對(duì)數(shù)據(jù)區(qū)進(jìn)行檢驗(yàn)，這種做法的優(yōu)點(diǎn)是可以節(jié)約路由器處理每一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)的時(shí)間，提高IP層的樹立效率，但缺點(diǎn)是他給高層軟件遺留下了數(shù)據(jù)不可靠的問題，增加了高層協(xié)議的處理負(fù)擔(dān)。不同的高層協(xié)議可以根據(jù)具體情況，選擇自己的數(shù)據(jù)檢驗(yàn)方法，也可以不再校驗(yàn)。在數(shù)據(jù)傳輸?shù)穆窂缴?，每?jīng)過一個(gè)節(jié)點(diǎn)都要沖刺年計(jì)算報(bào)頭校驗(yàn)和，因?yàn)閿?shù)據(jù)報(bào)報(bào)頭的生存時(shí)間，標(biāo)志片偏移等字段再轉(zhuǎn)發(fā)過程中可能發(fā)生變化。5.10 IP如何進(jìn)行數(shù)據(jù)報(bào)傳輸延遲監(jiān)控？ 答：有兩種情況會(huì)發(fā)送超時(shí)報(bào)文：當(dāng)一個(gè)路由器將一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)的生存周期字段減到零時(shí)，路由器就會(huì)丟失這一IP數(shù)據(jù)報(bào)，并發(fā)送

12、一個(gè)超時(shí)報(bào)文；另外，在一個(gè)IP數(shù)據(jù)報(bào)的所有端到達(dá)之前，如果重組計(jì)時(shí)器到時(shí)了，則主機(jī)會(huì)發(fā)送一個(gè)超時(shí)報(bào)文。5.11 什么是最大傳輸單元MTU? IP數(shù)據(jù)報(bào)傳輸中為什么要進(jìn)行分片與重組？分片在何處進(jìn)行？重組在何處進(jìn)行？答:MTU，最大傳輸單元（Maximum Transmission Unit，MTU）是指一種通信協(xié)議的某一層上面所能通過的最大數(shù)據(jù)報(bào)大?。ㄒ宰止?jié)為單位）。 IP數(shù)據(jù)報(bào)在互聯(lián)網(wǎng)上傳輸?shù)臅r(shí)候，它可能要跨越多個(gè)不同種類的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，在IP層下面有各種各樣的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，即各種各樣的數(shù)據(jù)鏈路層，每一個(gè)數(shù)據(jù)鏈路層都有其自己的特定幀格式，每一種幀格式所能容納的數(shù)據(jù)量是不一樣的。 每種網(wǎng)絡(luò)都規(guī)定了最大傳

13、輸單元（），一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)的長(zhǎng)度只有小于或者等于一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的，才能在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)上傳輸。而數(shù)據(jù)報(bào)的長(zhǎng)度遠(yuǎn)大于，遠(yuǎn)大于大多數(shù)物理網(wǎng)絡(luò)的，因此協(xié)議需要一種分段機(jī)制，把一個(gè)大的數(shù)據(jù)報(bào)分成若干個(gè)小的分段進(jìn)行傳輸，最后達(dá)到目的地再重新組合成原來的樣子，即數(shù)據(jù)傳輸中的分片和重組。分片可以源地址和中間路由器中繼續(xù)分片；但是重組只能再能在目的主機(jī)中進(jìn)行。5.12 最基本的路由表包含什么信息？IP采用什么樣的數(shù)據(jù)報(bào)轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制？敘述基本的數(shù)據(jù)報(bào)轉(zhuǎn)發(fā)流程。答：最基本的路由表有四個(gè)重要字段：目的網(wǎng)絡(luò)地址，子網(wǎng)掩碼，下一跳地址和發(fā)送接口。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制：當(dāng)路由器轉(zhuǎn)發(fā)一個(gè)包時(shí)，它會(huì)在路由表上查找目的網(wǎng)絡(luò)地址，如果發(fā)現(xiàn)存在匹配的項(xiàng)，就將

14、數(shù)據(jù)包從路由器中該項(xiàng)所指示的轉(zhuǎn)發(fā)到下一跳地址，下一跳地址就是數(shù)據(jù)應(yīng)該被發(fā)送到的下一個(gè)路由器，如果沒有找到與之匹配的項(xiàng)，路由器就會(huì)丟棄這個(gè)數(shù)據(jù)包。基本的數(shù)據(jù)報(bào)轉(zhuǎn)發(fā)流程：當(dāng)路由器轉(zhuǎn)發(fā)一個(gè)包時(shí)，它會(huì)在路由表上查找目的網(wǎng)絡(luò)地址，如果發(fā)現(xiàn)存在匹配的項(xiàng)，就將數(shù)據(jù)包從路由器中該項(xiàng)所指示的轉(zhuǎn)發(fā)到下一跳地址，下一跳地址就是數(shù)據(jù)應(yīng)該被發(fā)送到的下一個(gè)路由器，如果沒有找到與之匹配的項(xiàng)，路由器就會(huì)丟棄這個(gè)數(shù)據(jù)包。把數(shù)據(jù)報(bào)的目的地址與路由器中的子網(wǎng)掩碼進(jìn)行與運(yùn)算，判斷其結(jié)果是否與相應(yīng)路由表項(xiàng)的目的子網(wǎng)地址相等，如果相等，則根據(jù)路由表中的響應(yīng)表項(xiàng)轉(zhuǎn)發(fā)該數(shù)據(jù)，如果沒有相等的項(xiàng)，則丟棄該數(shù)據(jù)。5.13 設(shè)路由器R的不完整的路由

15、表如下: 序號(hào)目的網(wǎng)絡(luò)子網(wǎng)掩碼下一跳轉(zhuǎn)發(fā)端口1166.15.64.0255.255.240.0R1端口1Port 22166.15.16.0255.255.240.0直接交付Port 13166.15.32.0255.255.240.0直接交付Port 24166.15.48.0255.255.240.0直接交付Port 350.0.0.0 (默認(rèn)路由)0.0.0.0R2端口2Port 1 現(xiàn)路由器R收到下述分別發(fā)往6個(gè)目的主機(jī)的數(shù)據(jù)報(bào): H1 : 20.134.245.78 , H2 : 166.15.64.129 , H3 : 166.15.35.72 , H4 : 166.15.31.1

16、68 ，H5 : 166.15.60.239， H6 : 192.36.8.73。請(qǐng)回答下列問題: （1） 由表中序號(hào)14的目的網(wǎng)絡(luò)屬于哪類網(wǎng)絡(luò)？它們是由什么網(wǎng)絡(luò)劃分出來的？（2） 假如R1端口1和R2端口2的IP地址的host id均為5（十進(jìn)制），請(qǐng)給出它們的IP地址。（3） 到目的主機(jī)H1 H5的下一跳是什么？（如果是直接交付寫出轉(zhuǎn)發(fā)端口）答：（1）路由表中序號(hào)14的目的網(wǎng)絡(luò)屬于B類網(wǎng)絡(luò)，它們是由166.15.0.0劃分的子網(wǎng)。（2）R1端口1和R2端口2的IP地址分別連接在網(wǎng)絡(luò)166.15.32.0和166.15.16.0上，它們的IP地址分別為：166.15.32.5和166.15.

17、16.5.（3）到目的主機(jī)H1H6的下一跳分別 是：H1:166.15.16.5; H2：166.15.32.5；H3：直接交付，R的端口2； H4：直接交付，R的端口1；H5：直接交付，R的端口3； H6：166.15.16.5.5.14 ICMP報(bào)文如何傳輸？簡(jiǎn)述ICMP在TCP/IP體系中的地位？答：ICMP 報(bào)文是封裝在IP數(shù)據(jù)報(bào)的數(shù)據(jù)部分中進(jìn)行傳輸?shù)?，包含ICMP報(bào)文的IP數(shù)據(jù)報(bào)報(bào)頭的“協(xié)議”域標(biāo)記為“1”，指明是ICMP報(bào)文。雖然ICMP報(bào)文像TCP和UDP一樣是由IP數(shù)據(jù)報(bào)傳輸?shù)?，但I(xiàn)CMP并不是比IP更高層的協(xié)議，ICMP軟件只是作為整個(gè)IP軟件的一個(gè)模塊而存在。在協(xié)議層次結(jié)構(gòu)

18、中，ICMP的差錯(cuò)和控制信息傳輸只是解決網(wǎng)際層中的一類特殊問題，它不能構(gòu)成上層協(xié)議賴以存在的基礎(chǔ)，在概念上并不能構(gòu)成一個(gè)獨(dú)立的層次，它只作為IP的一部分，每個(gè)IP實(shí)現(xiàn)中都應(yīng)該包含它。5.15 ICMP差錯(cuò)報(bào)告的特點(diǎn)是什么？簡(jiǎn)要介紹主要差錯(cuò)報(bào)告報(bào)文。答：ICMP差錯(cuò)報(bào)告不享受特別優(yōu)先權(quán)和可靠性，作為一般數(shù)據(jù)傳輸；ICMP差錯(cuò)報(bào)告數(shù)據(jù)中除了包含故障IP數(shù)據(jù)報(bào)包頭外，還包含故障IP數(shù)據(jù)報(bào)數(shù)據(jù)區(qū)的前64位數(shù)據(jù)；ICMP差錯(cuò)報(bào)告是伴隨著拋棄出錯(cuò)Ip數(shù)據(jù)報(bào)而產(chǎn)生的；IP軟件一旦發(fā)現(xiàn)傳輸錯(cuò)誤，它首先把出錯(cuò)報(bào)文拋棄，然后調(diào)用ICMP向源主機(jī)報(bào)告出錯(cuò)信息。主要差錯(cuò)報(bào)文：終點(diǎn)不可達(dá)當(dāng)路由器檢測(cè)到數(shù)據(jù)報(bào)無法傳遞到目

19、的地時(shí),向創(chuàng)建數(shù)據(jù)報(bào)的源主機(jī)發(fā)出終點(diǎn)不可達(dá)報(bào)文。這類報(bào)文分為：網(wǎng)絡(luò)不通(如路由器故障),目的主機(jī)連不通(沒開機(jī)),協(xié)議不可達(dá)、端口不可達(dá)等共15種不同的情況,用不同代碼表示。源點(diǎn)抑制當(dāng)路由器/主機(jī)收到太多的數(shù)據(jù)報(bào)以致來不及處理時(shí),在丟棄所收數(shù)據(jù)報(bào)的同時(shí),向創(chuàng)建數(shù)據(jù)報(bào)的源主機(jī)發(fā)送源點(diǎn)抑制報(bào)文。 使源點(diǎn)知道應(yīng)當(dāng)把數(shù)據(jù)報(bào)的發(fā)送速率放慢。時(shí)間超過有兩種情況需要發(fā)送超時(shí)報(bào)文:1.路由器把數(shù)據(jù)報(bào)的生存時(shí)間減至零時(shí),路由器丟棄數(shù)據(jù)報(bào),并向源主機(jī)發(fā)送時(shí)間超過報(bào)文；2.當(dāng)終點(diǎn)在預(yù)先規(guī)定的時(shí)間內(nèi)不能收到一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)的全部數(shù)據(jù)報(bào)分片時(shí), 就把已收到的數(shù)據(jù)報(bào)片全部丟棄, 并向源點(diǎn)發(fā)送時(shí)間超

20、過報(bào)文;參數(shù)問題當(dāng)路由器/目的主機(jī)收到的數(shù)據(jù)報(bào)的首部有的字段的值不正確時(shí), 就丟棄該數(shù)據(jù)報(bào), 并向源點(diǎn)發(fā)送參數(shù)問題報(bào)文;改變路由(重定向)當(dāng)一個(gè)源主機(jī)創(chuàng)建的數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)至某路由器,該路由器發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)報(bào)應(yīng)該選擇其他路由時(shí),則向源主機(jī)發(fā)送改變路由報(bào)文。改變路由的報(bào)文能指出網(wǎng)絡(luò)或特定主機(jī)的變化,一般發(fā)生在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接多路由器的情況下.5.16 ICMP主要有哪些控制報(bào)文？它們的功能是什么？答：回送請(qǐng)求和回答報(bào)文, 時(shí)間戳請(qǐng)求和回答報(bào)文, 掩碼地址請(qǐng)求和回答報(bào)文, 路由器詢問和通告報(bào)文;常用的ICMP詢問報(bào)文有兩種,即：    

21、1)回送請(qǐng)求和回答: ICMP回送請(qǐng)求報(bào)文是由主機(jī)或路由器向一個(gè)特定的目的主機(jī)發(fā)出的詢問。收到此報(bào)文的主機(jī)必須給源主機(jī)或路由器發(fā)送ICMP回送回答報(bào)文。這種詢問報(bào)文用來測(cè)試目的站是否可達(dá)以及了解其有關(guān)狀態(tài)(Ping實(shí)現(xiàn)機(jī)制)。    2)時(shí)間戳請(qǐng)求和回答: ICMP時(shí)間戳請(qǐng)求報(bào)文是請(qǐng)某個(gè)主機(jī)或路由器回答當(dāng)前的日期和時(shí)間。在ICMP時(shí)間戳回答報(bào)文中有一個(gè)32位的字段,其中寫入的整數(shù)代表從1900年1月1日起到當(dāng)前時(shí)刻一共有多少秒。時(shí)間戳請(qǐng)求與回答可用來進(jìn)行時(shí)鐘同步和測(cè)量時(shí)間。5.17 已知網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜透麈溌烽L(zhǎng)度如下圖所示，請(qǐng)用Dijkstra算法計(jì)算由源結(jié)點(diǎn)A到網(wǎng)絡(luò)的其他各結(jié)點(diǎn)的最短路徑，用表格表示出計(jì)算過程，并畫出最短