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4习题doc
4-1、试从多个方面比较虚电路和数据报这两种服务的优缺点。
答:
从占用通信子网资源方面看:
虚电路服务将占用结点交换机的存储空间,而数据报服务对每个其完整的目标地址独立选径,如果传送大量短的分组,数据头部分远大于数据部分,则会浪费带宽。
从时间开销方面看:
虚电路服务有创建连接的时间开销,对传送小量的短分组,显得很浪费;而数据报服务决定分组的去向过程很复杂,对每个分组都有分析时间的开销。
从拥塞避免方面看:
虚电路服务因连接起来的资源可以预留下来,一旦分组到达,所需的带宽和结点交换机的容量便已具有,因此有一些避免拥塞的优势。
而数据报服务则很困难。
从健壮性方面看:
通信线路的故障对虚电路服务是致命的因素,但对数据报服务则容易通过调整路由得到补偿。
因此虚电路服务更脆弱。
4-4试简单说明下列协议的作用:
IP、ARP、RARP和ICMP。
答:
网际协议IP是因特网的TCP/IP协议体系中两个最主要的协议之一,也是最重要的因特网标准协议之一。
网际协议IP是负责网络互连的网络层的核心协议,是用来使互连起来的许多计算机网络能够进行通信。
与IP协议配套使用的还有四个协议:
地址解析协议ARP(AddressResolutionProtocol)是解决同一个局域网上的主机或路由器的IP地址和硬件地址的映射问题。
逆地址解析协议RARP(ReverseAddressResolutionProtocol)是使只知道自己硬件地址的主机能够知道其IP地址。
因特网控制报文协议ICMP(InternetControlMessageProtocol)允许主机或路由器报告差错情况和提供有关异常情况的报告。
ICMP是因特网的标准协议。
但ICMP不是高层协议,而是IP层的协议。
ICMP报文作为IP层数据报的数据,加上数据报的首部,组成数据报发送出去。
因特网组管理协议IGMP(InternetGroupManagementProtocol)是在多播环境下使用的协议,它位于网际层。
IGMP就是用来帮助多播路由器识别加入到一个多播组的成员主机。
和ICMP相似,IGMP使用IP数据报传递其报文(即IGMP报文加上IP首部构成IP数据报),但它也向IP提供服务。
因此,我们不把IGMP看成是一个单独的协议,而是属于整个网际协议IP的一个组成部分。
下图画出了这四个协议和网际协议IP的关系。
在这一层中,ARP和RARP画在最下面,因为IP经常要使用这两个协议。
ICMP和IGMP画在这一层的上部,因为它们要使用IP协议。
4-7试说明IP地址与硬件地址的区别。
为什么要使用这两种不同的地址?
答:
从层次的角度看,物理地址是数据链路层和物理层使用的地址,而IP地址是网络层和以上各层使用的地址。
由于使用了IP地址,因此就可以使各种性能各异的网络从用户看起来好像是一个统一的网络。
当网上的主机进行通信时,就好像在一个网络上通信一样,它们看不见互连的各具体的网络的异构细节(如具体的编址方案、路由选择协议等等)。
在发送数据时,数据从高层下到低层,然后才到通信链路上传输。
使用IP地址的IP数据报一旦交给了数据链路层,就被封装成MAC帧了。
MAC帧在传送时使用的源地址和目的地址都是硬件地址,这两个硬件地址都写在MAC帧的首部中。
连接在通信链路上的设备(主机或路由器)在接收MAC帧时,其根据是MAC帧首部中的硬件地址。
在数据链路层看不见隐藏在MAC帧的数据中的IP地址。
只有在剥去MAC帧的首部和尾部后将MAC层的数据上交给网络层后(这时MAC层的数据就变成了IP数据报),网络层才能在IP数据报的首部中找到源IP地址和目的IP地址。
总之,IP地址放在IP数据报的首部,而硬件地址则放在MAC帧的首部。
在网络层和网络层以上使用的是IP地址,而数据链路层及以下使用的是硬件地址。
当IP数据报放入数据链路层的MAC帧中以后,整个的IP数据报就成为MAC帧的数据,因而在数据链路层看不见数据报的IP地址。
这里要强调指出的是:
(1)在IP层抽象的互联网上只能看到IP数据报。
(2)虽然在IP数据报首部有源站IP地址,但路由器只根据目的站的IP地址的网络号进行路由选择。
(3)在具体的物理网络的链路层,只能看见MAC帧(在X.25网的链路层则是HDLC帧)。
IP数据报被封装在MAC帧中。
MAC帧在不同网络上传送时,其MAC帧首部中的源地址和目的地址要发生变化。
MAC帧的首部的这种变化,在上面的IP层上也是看不见的。
(4)尽管互连在一起的网络的硬件地址体系各不相同,但IP层抽象的互联网却屏蔽了下层这些很复杂的细节。
只要我们在网络层上讨论问题,就能够使用统一的、抽象的IP地址研究主机和主机或路由器之间的通信。
上述的这种“屏蔽”概念是一个很有用、很普遍的基本概念。
例如,计算机中广泛使用的图形用户界面使得用户只需简单地点击几下鼠标就能让电脑完成很多任务。
实际上电脑要完成这些任务必须运行很多的程序。
但这些复杂的过程全都被设计良好的图形用户界面屏蔽掉了,使用户看不见这些复杂过程。
4-9、
(1)子网掩码为255.255.255.0代表什么意思?
(2)某网络的现在掩码为255.255.255.248,问该网络能够连接多少个主机?
(3)某A类网络和某B类网络的子网号subnet-id分别为16个1和8个1,问这两个网络的子网掩码有何不同?
(4)、在因特网上的一个B类地址的子网掩码是255.255.240.0。
试问在其中每一个子网上的主机数最多是多少?
(5)某A类网络的子网掩码为255.255.0.255,它是否是一个有效的子网掩码?
答:
(1)255.255.255.0可代表C类地址对应的子网掩码默认值;也可代表A类或B类地址的掩码,即主机号由最后8bit决定,而路由器寻找网络由前24bit决定。
(2)248=(11111000)2,即IP地址中前29位代表网络,后3位代表主机。
所以共有主机数=23=8,但由于其中主机号全0代表该网络的网络地址,主机号全1代表该网络的广播地址,均不能分配给连网主机使用,所以网络能够连接的主机数=23-2=6台。
(3)这两个网络的子网掩码是一样的,均为255.255.255.0,但子网数不同,子网号为16bit的A类网络的子网数有216-2个,而子网号为8bit的B类网络的子网数有28-2个。
(4)240=(11110000)2,子网掩码为前20个连续的1,后12个连续的0。
所以该子网表示主机有12bit,
子网上的主机数=212-2=4094,(减去主机全0和全1两个特殊地址)
(5)有效,因RFC文档中没有规定子网掩码中的一串1必须是连续的,但不建议这样使用。
4-17、一个3200bit长的TCP报文传到IP层,加上160bit的首部后成为数据报。
下面的互联网由两个局域网通过路由器连接起来。
但第二个局域网所能传送的最长数据帧中的数据部分只有1200bit,因此数据报在路由器必须进行分片。
试问第二个局域网向其上层要传送多少比特的数据(这里的“数据”当然指局域网看见的数据)?
总长度
MF
DF
片偏移
原始数据
数据报片1
数据报片2
数据报片3
数据报片4
答:
第二个局域网所能传送的最长数据帧中的数据部分只有1200bit,即每个IP数据片的数据部分<1200-160(bit),由于片偏移是以8字节即64bit为单位的,所以IP数据片的数据部分最大不超过1024bit,这样3200bit的报文要分4个数据片,所以第二个局域网向上传送的比特数等于(3200+4×160),共3840bit。
4-20、设某路由器建立了如表7-19所示的转发表:
目的网络
子网掩码
下一跳
128.96.39.0
255.255.255.128
接口0
128.96.39.128
255.255.255.128
接口1
128.96.40.0
255.255.255.128
R2
192.4.153.0
255.255.255.192
R3
*(默认)
R4
此路由器可以直接从接口0和接口1转发分组,也可通过相邻的路由器R2,R3和R4进行转发。
现共收到5个分组,其目的站IP地址分别为
(1)128.96.39.10,
(2)128.96.40.12,(3)128.96.40.151,(4)192.4.153.17,(5)192.4.153.90试分别计算其下一跳。
答:
路由表的查找原则是将目的IP地址与路由表中第一表项的子网掩码相与,如果结果与该表项的目的网络相等,则按该表项中的下一跳所指转发。
否则与第二表项的子网掩码相与,如此下去,如果所有表项均不匹配,则按默认路由转发。
因而检测表中第i项的计算过程可表示为:
if((Mask[i]&D)==Destination[i])forwardingtoNextHop[i];
(1):
128.96.39.10&255.255.255.128==128.96.39.0,与第一条表项匹配,按下一跳所指接口0转发。
(2):
128.96.40.12&255.255.255.128==128.96.40.0,与前两条表项不匹配,与第三条表项匹配,按下一跳R2转发。
(3):
128.96.40.151&255.255.255.128==128.96.40.128,与前三条表项不匹配;
128.96.40.151&255.255.255.192==128.96.40.128,与第四条表项也不匹配;
最终按默认路由表项转发到下一跳R4。
(4):
192.4.153.17&255.255.255.128==192.4.153.0,与前三条表项不匹配;
192.4.153.17&255.255.255.192==192.4.153.0,与第四条匹配,按下一跳R3转发。
(5):
192.4.153.90&255.255.255.128==192.4.153.0,与前三条不匹配;
192.4.153.90&255.255.255.192==192.4.153.64,与第四条表项也不匹配;
最终按默认路由表项转发到下一跳R4。
4-21、某单位分配到一个B类IP地址,其net-id为129.250.0.0。
该单位有4000台机器,平均分布在16个不同的地点。
如选用子网掩码为255.255.255.0,试给每一地点分配一个子网号码,并计算出每个地点主机号码的最小值和最大值。
答:
4000/16=250,平均每个地点250台机器。
如选255.255.255.0为掩码,则每个网络所连主机数=28-2=254>250,共有子网数=28-2=254>16,能满足实际需求。
可给每个地点分配如下子网号码
地点:
子网号(subnet-id)子网网络号主机IP的最小值和最大值
1:
00000001129.250.1.0129.250.1.1---129.250.1.254
2:
00000010129.250.2.0129.250.2.1---129.250.2.254
3:
00000011129.250.3.0129.250.3.1---129.250.3.254
4:
00000100129.250.4.0129.250.4.1---129.250.4.254
5:
00000101129.250.5.0129.250.5.1---129.250.5.254
6:
00000110129.250.6.0129.250.6.1---129.250.6.254
7:
00000111129.250.7.0129.250.7.1---129.250.7.254
8:
00001000129.250.8.0129.250.8.1---129.250.8.254
9:
00001001129.250.9.0129.250.9.1---129.250.9.254
10:
00001010129.250.10.0129.250.10.1---129.250.10.254
11:
00001011129.250.11.0129.250.11.1---129.250.11.254
12:
00001100129.250.12.0129.250.12.1---129.250.12.254
13:
00001101129.250.13.0129.250.13.1---129.250.13.254
14:
00001110129.250.14.0129.250.14.1---129.250.14.254
15:
00001111129.250.15.0129.250.15.1---129.250.15.254
16:
00010000129.250.16.0129.250.16.1---129.250.16.254
4-22、一个数据报长度为4000字节(固定首部长度)。
现在经过一个网络传送,但此网络能够传送的最大数据长度为1500字节。
试问应当划分为几个短些的数据报片?
各数据报片的数据长度、片偏移字段和MF标志应为何值?
答:
IP数据报固定首部长度为20字节
总长度(字节)
数据长度(字节)
MF
片偏移
原始数据报
4000
3980
0
0
数据报片1
1500
1480
1
0
数据报片2
1500
1480
1
185
数据报片3
1040
1020
0
370
4-24.试找出可产生以下数目的A类子网的子网掩码(采用连续掩码)
(1)2,
(2)6,(3)30,(4)62,(5)122,(6)250
答:
(3)30+2=32<=25(加2即将不能作为子网号的全1和全0的两种,所以子网号占用5bit,所以网络号加子网号共13bit,子网掩码为前13个1后19个0,即255.248.0.0。
依此方法:
(1)255.192.0.0,
(2)255.224.0.0,(4)255.252.0.0,(5)255.254.0.0,(6)255.255.0.0
4-27、有两个CIDR地址块208.128/11和208.130.28/22。
是否有哪一个地址块包含了另一地址块?
如果有,请指出,并说明理由。
答:
208.128/11的前缀为:
11010000100
208.130.28/22的前缀为:
1101000010000010000101,它的前11位与208.128/11的前缀是一致的,所以208.128/11地址块包含了208.130.28/22这一地址块。
4-29、一个自治系统有5个局域网,其连接如图4-55所示,LAN2至LAN5上的主机数分别为:
91、150、3和15,该自治系统分配到的IP地址块为30.138.118/23,试给出每一个局域网的地址块(包括前缀)。
LAN1
答:
分配网络前缀时应先分配地址数较多的前缀。
题目没有说LAN1上有几个主机,但至少需要三个地址给三个路由器用。
本题的解答有很多种,下面给出两种不同的答案:
第一组答案
第二组答案
LAN1
30.138.119.192/29
30.138.118.192/27
LAN2
30.138.119.0/25
30.138.118.0/25
LAN3
30.138.118.0/24
30.138.119.0/24
LAN4
30.138.119.200/29
30.138.118.224/27
LAN5
30.138.119.128/26
30.138.118.128/27
可以将第一组答案用二叉线索画出(见下图)。
这样可看得清楚些。
图中注明有LAN的三角形表示在三角形顶点下面所有的IP地址都包含在此局域网的网络前缀中。
4-41假定网络中的路由器B的路由表有如下的项目(这三列分别表示“目的网络”、“距离”和“下一跳路由器”):
N1
7
A
N2
2
C
N6
8
F
N8
4
E
N9
4
F
现在B收到从C发来的路由信息(这两列分别表示“目的网络”和“距离”):
N2
4
N3
8
N6
4
N8
3
N9
5
试求出路由器B更新后的路由表(详细说明每一个步骤)。
答:
路由器B更新后的路由表如下:
N1
7
A
无新信息,不改变。
N2
5
C
相同的下一跳,更新。
N3
9
C
新的项目,添加近来。
N6
5
C
不同的下一跳,距离更短,更新。
N8
4
E
不同的下一跳,距离一样,不改变。
N9
4
F
不同的下一跳,距离更大,不改变。
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