【期末复习】计算机网络 谢希仁版（四）网络层(重点)
期末計網滿績計劃
教材：計算機網絡(第七版)謝希仁版
網絡層
- 網絡層
- 1. 網絡層的核心功能: 分組轉發與路由選擇
- 1.1 網絡協議IP
- 1.2 一些概念
- 2. 數據報服務和虛電路服務
- 2.1 虛電路網絡
- 2.1.1 概念
- 2.1.2 組成
- 2.2 數據報網絡
- 2.3 兩者對比
- 3. IP 地址，子網掩碼，無類地址，子網劃分，路由聚合
- 3.1 IP地址
- 3.1.1 基礎知識
- 3.1.2 特點
- 3.1.3 IP地址與硬件地址
- 3.1.4 兩個地址127.0.0.1 和 192.168.1.xxx 區別
- 3.2 子網掩碼
- 3.3 無類地址
- 3.4 子網劃分
- 3.5 路由聚合
- 4. ARP協議
- 5. IP 數據報格式
- 6. IP 報文分片重組
- 7. ICMP(類型及格式)
- 7.1 類型
- 7.2 格式
- 8. 理想的路由算法
- 8.1 特點
- 8.2 路由選擇協議
- 9. RIP、OSPF、BGP(RIP 報文最大長度)(RIP 度量從 1 開始)
- 9.1 RIP(放UDP)
- 9.1.1 工作原理
- 9.1.2 特點
- 9.1.3 距離向量算法
- 9.1.4 RIP協議報文格式
- 9.2 OSPF（放IP數據報）
- 9.2.1 簡介
- 9.2.2 與RIP對比
- 9.2.3 分組格式
- 9.2.4 特點
- 9.3 BGP（放TCP數據報）
- 9.3.1 簡介
- 10. 路由器的交換結構
- 10.1 路由器的構成
- 10.2 交換結構
- 11. 專用地址，VPN, NAT
- 11.1 專用地址
- 11.2 VPN
- 11.3 NAT
- 12. IP 多播
- 13. 課后精選習題
網絡層
網絡層向上只提供簡單靈活的、無連接的、盡最大努力交付的數據報服務。網絡層不提供服務質量的承諾，也就是說所傳送的分組數據報可能會出現丟失、重復和失序的情況。
1. 網絡層的核心功能: 分組轉發與路由選擇
1.1 網絡協議IP
與IP協議配套的三個協議
- 地址解析協議ARP
- 網際控制報文協議ICMP
- 網際組管理協議IGMP
1.2 一些概念
轉發器：物理層使用的中間設備
網橋或是橋接器：數據鏈路層使用的中間設備
路由器：網絡層使用的中間設備
網關：網絡層以上使用的中間設備，用網關連接兩個不兼容的系統需要在高層進行協議的轉換
轉發：將分組從路由器的輸入端口移動到適當的路由器輸出端口
路由選擇：決定分組從目的所采用的路徑(路由選擇算法)
2. 數據報服務和虛電路服務
網絡層提供的兩種服務
2.1 虛電路網絡
2.1.1 概念
- 從源端到目的端獎勵的一條類似與電路交換的路徑，路徑上的每一個路由器，為父虛電路的連接狀態。 - 數據傳輸采用分組交換形式，每個分組寫待虛電路標識符VCID。 - 鏈路、路由器資源(帶寬、緩存等)可以面向虛電路進行資源預留。2.1.2 組成
2.2 數據報網絡
- 在網絡層無連接
- 分組攜帶目的主機地址
- 路由器根據分組目的轉發分組
- 基于路由選擇協議構造轉發表
- 每個分組獨立選路
2.3 兩者對比
3. IP 地址，子網掩碼，無類地址，子網劃分，路由聚合
3.1 IP地址
IP地址（Internet Protocol Address）是指互聯網協議地址，又譯為網際協議地址。
IP地址是IP協議提供的一種統一的地址格式，它為互聯網上的每一個網絡和每一臺主機分配一個邏輯地址，以此來屏蔽物理地址的差異。
3.1.1 基礎知識
整個互聯網就是一個單一的、抽象的網絡。IP地址就是給互聯網的每一臺主機(或路由器)的每一個接口分配一個在全世界范圍內是唯一的32位唯一的32位標識符。
IP地址現在又互聯網名字和數字分配機構ICANN進行分配。
IP地址的歷史編址方式
IP地址的中有兩個字段
- 前一字段是網絡號：記錄的是A、B、C類地址
- 后一字段是主機號：標志是哪一臺主機
- A、B、C類的字段分別1、2、3個字節長，而在網絡號字段的最前面又1-3位類別位，其數值分別規定為0，10，110
- D類地址用于多播（一對多通信）
- E類地址保留為以后使用
IP地址的讀取
IP地址的A、B、C類地址的指派類型
一般不適用的特殊IP
3.1.2 特點
- 每一個IP地址都有網絡號和主機號兩部分組成，從這個意義上說，IP地址是一種分等級的地址結構。優點如下：
- IP地址管理機構在分配IP地址的時只分配網絡號，而剩下的主機號則由得到該網絡號的單位自行分配。方便了IP地址的管理。
- 路由器僅根據目的所連接的網絡號來轉發分組，這樣就可以使路由表中的項目數大幅度減少，從而減少了路由表所占的存儲空間以及查找路由表的時間。
- 實際上IP地址使標志一臺主機(或路由器)和一條鏈路的接口。當一臺主機同時連接到兩個網絡上時，該主機就必須同時具有兩個相應的IP地址，其網絡號是不相同的。這種主機稱為多歸屬主機。
- 一個網絡是指相同的net-id的主機的集合，因此，用轉發器或網橋連接起來的若干個局域網仍為一個網絡。具有不同的網絡號的局域網必須使用路由器進行互連。
- 在IP地址中，所有分配到網絡號的網絡都是平等的?；ヂ摼W同等對待每一個IP地址。
3.1.3 IP地址與硬件地址
物理地址是數據鏈路層和物理層使用的地址
IP地址是網絡層和以上各層使用的地址，是一種邏輯地址
所以從上圖可以知道IP層上是虛擬的互聯網，真正傳輸的是下層鏈路層的封裝數據報號的數據幀的傳輸。
兩者區別：
- 在IP層抽象的互聯網上只能看到IP數據報
- 路由器只根據目的站的IP地址的網絡號進行路由選擇
- 在局域網的鏈路層，只能看見MAC幀
- 盡管互連在一起的網絡的硬件地址體系各不相同，當IP層抽象的互聯網卻屏蔽了下層這些很復雜的細節。只要我們在網絡層上討論問題，就能夠統一的、抽象的IP地址研究主機和主機或路由器之間的通信。
3.1.4 兩個地址127.0.0.1 和 192.168.1.xxx 區別
- 127.0.0.1 是本機地址，ping 127.0.0.1 是可以聯通的
- 192.168.1.xxx 這個地址是本地地址在局域網分配的IP，如果沒有局域網，這個是無法ping通的。
- 例子：如果我叫凡一，127.0.0.1 就是我自己，也就是我對自己的自稱，而192.168.1.xxx 就叫凡一，但是是他人對我的稱呼。
3.2 子網掩碼
子網掩碼(subnet mask)又叫網絡掩碼、地址掩碼、子網絡遮罩，它是一種用來指明一個IP地址的哪些位標識的是主機所在的子網，以及哪些位標識的是主機的位掩碼。子網掩碼不能單獨存在，它必須結合IP地址一起使用。子網掩碼只有一個作用，就是將某個IP地址劃分成網絡地址和主機地址兩部分
3.3 無類地址
無類網絡是一種相對于有類網絡的網絡，無類網絡IP地址的掩碼是變長的。在有類網絡的基礎上，拿出一部分主機ID作為子網ID。
例如：IP地址為192.168.250.44 子網掩碼不能是小于24位。因為這是一個C類網絡，子網掩碼只能大于24位。而掩碼255.255.248.0（21位）是不符合規定的。
3.4 子網劃分
子網劃分定義：Internet組織機構定義了五種IP地址，有A、B、C三類地址。A類網絡有126個，每個A類網絡可能有16777214臺主機，它們處于同一廣播域。而在同一廣播域中有這么多節點是不可能的，網絡會因為廣播通信而飽和，結果造成16777214個地址大部分沒有分配出去?？梢园鸦诿款惖腎P網絡進一步分成更小的網絡，每個子網由路由器界定并分配一個新的子網網絡地址,子網地址是借用基于每類的網絡地址的主機部分創建的。劃分子網后，通過使用掩碼，把子網隱藏起來，使得從外部看網絡沒有變化，這就是子網掩碼。
3.5 路由聚合
路由聚合（也叫匯總）是讓路由選擇協議能夠用一個地址通告眾多網絡，旨在縮小路由器中路由選擇表的規模，以節省內存，并縮短IP對路由選擇表進行分析以找出前往遠程網絡的路徑所需的時間。
4. ARP協議
地址解析協議，即ARP（Address Resolution Protocol），是根據IP地址獲取物理地址的一個TCP/IP協議。
主機發送信息時將包含目標IP地址的ARP請求廣播到局域網絡上的所有主機，并接收返回消息，以此確定目標的物理地址；收到返回消息后將該IP地址和物理地址存入本機ARP緩存中并保留一定時間，下次請求時直接查詢ARP緩存以節約資源。
5. IP 數據報格式
版本
占 4 位，表示 IP 協議的版本。通信雙方使用的 IP 協議版本必須一致。目前廣泛使用的IP協議版本號為 4，即 IPv4。
首部長度
占 4 位，可表示的最大十進制數值是 15。這個字段所表示數的單位是 32 位字長（1 個 32 位字長是 4 字節）。因此，當 IP 的首部長度為 1111 時（即十進制的 15），首部長度就達到 60 字節。當 IP 分組的首部長度不是 4 字節的整數倍時，必須利用最后的填充字段加以填充。
數據部分永遠在 4 字節的整數倍開始，這樣在實現 IP 協議時較為方便。首部長度限制為 60 字節的缺點是，長度有時可能不夠用，之所以限制長度為 60 字節，是希望用戶盡量減少開銷。最常用的首部長度就是 20 字節（即首部長度為 0101），這時不使用任何選項。
區分服務
也被稱為服務類型，占 8 位，用來獲得更好的服務。這個字段在舊標準中叫做服務類型，但實際上一直沒有被使用過。1998 年 IETF 把這個字段改名為區分服務（Differentiated Services，DS）。只有在使用區分服務時，這個字段才起作用。
總長度
首部和數據之和，單位為字節?？傞L度字段為 16 位，因此數據報的最大長度為 2^16-1=65535 字節。
標識（identification）
用來標識數據報，占 16 位。IP 協議在存儲器中維持一個計數器。每產生一個數據報，計數器就加 1，并將此值賦給標識字段。當數據報的長度超過網絡的 MTU，而必須分片時，這個標識字段的值就被復制到所有的數據報的標識字段中。具有相同的標識字段值的分片報文會被重組成原來的數據報。
標志（flag）
占 3 位。第一位未使用，其值為 0。第二位稱為 DF（不分片），表示是否允許分片。取值為 0 時，表示允許分片；取值為 1 時，表示不允許分片。第三位稱為 MF（更多分片），表示是否還有分片正在傳輸，設置為 0 時，表示沒有更多分片需要發送，或數據報沒有分片。
片偏移
占 13 位。當報文被分片后，該字段標記該分片在原報文中的相對位置。片偏移以 8 個字節為偏移單位。所以，除了最后一個分片，其他分片的偏移值都是 8 字節（64 位）的整數倍。
生存時間（TTL）
表示數據報在網絡中的壽命，占 8 位。該字段由發出數據報的源主機設置。其目的是防止無法交付的數據報無限制地在網絡中傳輸，從而消耗網絡資源。
路由器在轉發數據報之前，先把 TTL 值減 1。若 TTL 值減少到 0，則丟棄這個數據報，不再轉發。因此，TTL 指明數據報在網絡中最多可經過多少個路由器。TTL 的最大數值為 255。若把 TTL 的初始值設為 1，則表示這個數據報只能在本局域網中傳送。
協議
表示該數據報文所攜帶的數據所使用的協議類型，占 8 位。該字段可以方便目的主機的 IP 層知道按照什么協議來處理數據部分。不同的協議有專門不同的協議號。
例如，TCP 的協議號為 6，UDP 的協議號為 17，ICMP 的協議號為 1。
首部檢驗和（checksum）
用于校驗數據報的首部，占 16 位。數據報每經過一個路由器，首部的字段都可能發生變化（如TTL），所以需要重新校驗。而數據部分不發生變化，所以不用重新生成校驗值。
源地址
表示數據報的源 IP 地址，占 32 位。
目的地址
表示數據報的目的 IP 地址，占 32 位。該字段用于校驗發送是否正確。
可選字段
該字段用于一些可選的報頭設置，主要用于測試、調試和安全的目的。這些選項包括嚴格源路由（數據報必須經過指定的路由）、網際時間戳（經過每個路由器時的時間戳記錄）和安全限制。
填充
由于可選字段中的長度不是固定的，使用若干個 0 填充該字段，可以保證整個報頭的長度是 32 位的整數倍。
數據部分
表示傳輸層的數據，如保存 TCP、UDP、ICMP 或 IGMP 的數據。數據部分的長度不固定。
6. IP 報文分片重組
標識字符是任意給定的。
| 原始數據報 | 3840 | 12345 | 0 | 0 | 0 |
| 數據報片1 | 1420 | 12345 | 1 | 0 | 0 |
| 數據報片2 | 1420 | 12345 | 1 | 0 | 175 |
| 數據報片3 | 1020 | 12345 | 0 | 0 | 350 |
7. ICMP(類型及格式)
ICMP（Internet Control Message Protocol）網際控制報文協議。它是TCP/IP協議簇的一個子協議，用于在IP主機、路由器之間傳遞控制消息。
控制消息是指網絡通不通、主機是否可達、路由是否可用等網絡本身的消息。這些控制消息雖然并不傳輸用戶數據，但是對于用戶數據的傳遞起著重要的作用。
7.1 類型
ICMP差錯報告、ICMP詢問報文
7.2 格式
不應發送ICMP的差錯報告報文的情況
- ICMP差錯報告報文，不再發送ICMP差錯報告報文
- 對第一個分片的數據報片的所有后續數據報片，都不發送ICMP差錯報告報文
- 對具有多播地址的數據報，都不發送ICMP差錯報告報文
- 對具有特殊地址(127.0.0.1和0.0.0.0)的數據報，不發送ICMP差錯報告報文。
常用的ICMP詢問報文有兩種：
回送請求和回答
是由主機或路由器向一個特定的目的主機發出的詢問。收到此報文的主機必須給源主機或路由器發送ICMP會送回答報文。這種詢問報文用來測試目的站是否可達以及了解其有關狀態。
時間戳請求和回答
ICMP時間戳請求報文是請某臺主機或路由器回答當前的日期和時間。在ICMP時間戳回答報文中有一個32的字段，其中寫入的證書代表從1900年1月1日其道當前時刻一共由多少秒。時間戳請求與回答可用于時鐘同步和時間測量。
8. 理想的路由算法
8.1 特點
- 算法必須是正確的和完整的
- 算法在計算機上應簡單
- 應能適應通信量和網絡拓撲的變化
- 具有穩定性
- 應是公平的
- 應是最佳的
兩種路由算法
8.2 路由選擇協議
內部網關協議IGP
即在一個自治系統內部使用的路由選擇協議，而這與在互聯網中其他自治系統選用掃碼路由選擇協議無關。目前這類路由選擇協議使用的最多多。如RI和OSPF協議。
外部網關協議EGP
若源主機和目的主機處在不同的自治系統中，當數據包傳到一個自治系統的邊界時，就需要使用一個協議將路由選擇信息傳遞道另一個自治系統中。
9. RIP、OSPF、BGP(RIP 報文最大長度)(RIP 度量從 1 開始)
9.1 RIP(放UDP)
9.1.1 工作原理
RIP(Routing Information Protocol,路由信息協議）是一種內部網關協議（IGP），是一種動態路由選擇協議，用于自治系統（AS）內的路由信息的傳遞。RIP協議基于距離矢量算（DistanceVectorAlgorithms），使用“跳數”(即metric)來衡量到達目標地址的路由距離。這種協議的路由器只關心自己周圍的世界，只與自己相鄰的路由器交換信息，范圍限制在15跳(15度)之內，再遠，它就不關心了。
9.1.2 特點
9.1.3 距離向量算法
從相鄰的 X 路由器接收發送過來的 RIP（Routing Information Protocol） 報文
將該 RIP 報文中的下一跳地址修改為 X，且跳數增加 1
對每個項目執行如下步驟
不理解沒關系，后面有例題！
9.1.4 RIP協議報文格式
當網絡出現障礙時，要經過比較長的時間才能將此信息傳送到所有的路由器。
好消息傳的快，而壞消息傳的慢這是RIP協議的一個缺點
9.2 OSPF（放IP數據報）
9.2.1 簡介
OSPF(Open Shortest Path First開放式最短路徑優先）是一個內部網關協議(Interior Gateway Protocol，簡稱IGP），用于在單一自治系統（autonomous system,AS）內決策路由。是對鏈路狀態路由協議的一種實現，隸屬內部網關協議（IGP），故運作于自治系統內部。
著名的迪克斯徹（Dijkstra）算法被用來計算最短路徑樹。OSPF支持負載均衡和基于服務類型的選路，也支持多種路由形式，如特定主機路由和子網路由等。
9.2.2 與RIP對比
9.2.3 分組格式
- 類型1，問好分組，(1)類型1，問候(Hello)分組，用來發現和維持鄰站的可達性。
- 類型2， I1-304-2數據庫描述(Database Description)分組，向鄰站給出自己的鏈路狀態數據庫中的所有鏈路狀態項目的摘要信息。
- 類型3，鏈路狀態請求(Link State Request)分組，向對方請求發送某些鏈路狀態項曰的詳細信息。
- 類型4，鏈路狀態更新(Link State Update)分組，用洪泛法對全網更新鏈路狀態。這種分組是最復雜的，也是OSPF協議最核心的部分。路由器使用這種分組將其鏈路狀態通知給鄰站。鏈路狀態更新分組共有五種不同的鏈路狀態[RFC 2328]。
- 類型5，鏈路狀態確認(Link State Acknowledgment)分組，對鏈路更新分組的確認。
9.2.4 特點
- OSPF 允許管理員給每條路由指派不同的代價
- 如果同一個目的網絡由多條相同代價的路徑，那么可以將通信量分配給這幾條路徑。
- 所有在OSPF路由器之間交換的分組都具有鑒別的功能，因而保證了盡在可信賴的路由器之間交換鏈路狀態的信息。
- OSPF支持可變長度的子網劃分和無分類的編制CIDR
- 由于網絡中的鏈路狀態可能經常發生變化，因此OSPF讓每一個鏈路狀態都帶上一個32為的序號，序號越大狀態就越新。
9.3 BGP（放TCP數據報）
9.3.1 簡介
BGP是自治系統間的路由協議，BGP交換的網絡可達性信息提供了足夠的信息來檢測路由回路并根據性能優先和策略約束對路由進行決策。
在內部網關協議(RIP或是OSPF)主要是設法使數據報在一個AS中盡可能有效地從源站傳送道目的站。在一個AS內部也不選喲考慮其他方面的策略。然而BGP使用的環境卻不同，主要是下面兩個原因。
- 互聯網的規模太大，使得自治系統AS之間路由選擇非常困難。
- 自治系統AS之間的路由選擇必須考慮有關策略。
邊界網關協議BGP只能是力求虛招一條能夠到達目的網絡且比較好的路由(不能兜圈子)，而并非尋找一條最佳路由。BGP采用了路徑向量路由選擇協議，他與距離向量協議(RIP)和鏈路狀態協議(如OSPF)都有很大的區別。
BGP發言人表明該路由可以代表整個自治系統AS與其他自治系統AS交換路由信息。
10. 路由器的交換結構
是一種具有多個輸入端口和多個輸出端口的專用計算機，其任務是轉發分組。從路由器某個輸入端口收到的分組，按照分組要去的目的地，把該分組從路由器的某個輸出端口轉發給下一跳路由器。
10.1 路由器的構成
路由器分成兩個大部分路由選擇和分組轉發
路由控制部分也叫做控制部分，其核心構件式路由選擇處理機。
分組轉發部分主要有三部分組成，交換接口，一組輸入端口和一組輸出端口。
在討論路由選擇的原理時，往往不去區分轉發表和路由表的卻別
10.2 交換結構
交換結構位于一臺路由器的核心部位。交換可以用多種方式進行，如經內存交換、經總線交換、經互聯網絡交換。
在網絡接口中，特定媒質接口完成所有的物理層和介質訪問子層的功能，交換結構接口完成IP交換的前期和后期工作。
在交換一個IP之前，先將IP包分成一些固定長度的信元，附上內部路由標識符或者標記優先級等；而在交換后，則將接收到的一些具有相同標識符的信元重組為一個IP數據包。
11. 專用地址，VPN, NAT
11.1 專用地址
- 專用地址（224．0．0．0－224．0．0．255）用于網絡協議組的廣播的地址。
- 公用地址（224．0．1．0－238．255．255．255）用于其它組播的地址。
11.2 VPN
虛擬專用網絡(VPN)的功能是：在公用網絡上建立專用網絡，進行加密通訊。在企業網絡中有廣泛應用。VPN網關通過對數據包的加密和數據包目標地址的轉換實現遠程訪問。VPN可通過服務器、硬件、軟件等多種方式實現。
11.3 NAT
NAT（Network Address Translation，網絡地址轉換）是1994年提出的。當在專用網內部的一些主機本來已經分配到了本地IP地址（即僅在本專用網內使用的專用地址），但現在又想和因特網上的主機通信（并不需要加密）時，可使用NAT方法。
這種方法需要在專用網（私網IP）連接到因特網（公網IP）的路由器上安裝NAT軟件。裝有NAT軟件的路由器叫做NAT路由器，它至少有一個有效的外部全球IP地址（公網IP地址）。這樣，所有使用本地地址（私網IP地址）的主機在和外界通信時，都要在NAT路由器上將其本地地址轉換成全球IP地址，才能和因特網連接。
12. IP 多播
IP組播（IP multicasting）是對硬件組播的抽象，是對標準IP網絡層協議的擴展。它通過使用特定的IP組播地址，按照最大投遞的原則，將IP數據包傳輸到一個組播群組（multicast group）的主機集合。
它的基本方法是：當某一個人向一組人發送數據時，它不必將數據向每一個人都發送數據，只需將數據發送到一個特定的預約的組地址，所有加入該組的人均可以收到這份數據。這樣對發送者而言，數據只需發送一次就可以發送到所有接收者，大大減輕了網絡的負載和發送者的負擔。
13. 課后精選習題
第一題(4-03)
作為中間設備，轉發器，網橋，路由器網關有何區別？
轉發器：物理層使用的中間設備
網橋或是橋接器：數據鏈路層使用的中間設備
路由器：網絡層使用的中間設備
網關：網絡層以上使用的中間設備，連接兩個不兼容的胸要在高層進行協議的轉換
第二題(4-04)
試簡單說明下列協議的作用：
IP、ARP、RARP、ICMP
(1)IP協議:實現網絡互連。使參與互連的性能各異的網絡從用戶看起來好像是一個統一的網絡。網際協議IP是TCP/IP體系中兩個最主要的協議之一。
(2)ARP協議:是解決同一個局域網上的主機或路由器的IP地址到硬件地址的映射問題。
(3)RARP協議:是解決同一個局域網上硬件地址到主機或路由器的IP地址的映射問題。(與ARP相反)
(4)ICMP:提供差錯報告和詢問報文，以提高IP數據交付成功的機會。
第三題(4-05)
IP地址分為幾類？各如何表示？IP地址的主要特點是什么？
五類
A類：前8位為網絡號，后24位為主機號,網絡號首位為0。(32位的二進制)
B類：前16位為網絡號，后16位為主機號,網絡號前兩位為10。
C類：前24位為網絡號，后8位為主機號,網絡號前三位為110。
D類：前4位為1110，后面28位是多播組號。
E類：前5位為11110，后面27位保留。
特點：
1、IP地址是一種分等級的地址結構。每一類1地址都由兩個固定長度的字段組成，其中一個字段是網絡號 net-id,它標志主機（或路由器）所連接到的網絡，而另一個字段則是主機號 host-id。
2、它標志該主機（或路由器）各類地址的網絡號字段net-id分別為1,2,3,0,0字節；主機號字段host-id分別為3字節，2字節，1字節，4字節，4字節。
3、所有分配到網路號net-id的網絡，范圍很小的局域網，還是可能覆蓋很大地理范圍的廣域網，都是平等的。
第四題(4-09)
第五題(4-10)
試辨認以下IP地址的網絡類別
①128.36.199.3
②21.12.240.17
③183.194.76.253
④ 192.12.69.248
⑤89.3.0.1
⑥200.3.6.2
①128.36.199.3 B
②21.12.240.17 A
③183.194.76.253 B
④ 192.12.69.248 C
⑤89.3.0.1 A
⑥200.3.6.2 C
第六題(4-15)
什么是最大傳送單元MTU？它和IP數據報首部中的哪個字段有關系。
在IP層下面的每一種數據鏈路層都規定了一個幀所能傳送的數據的最大值。這數值稱為最大傳送單元MTU。當IP數據包封裝成鏈路層的幀時，此數據報的總長度(即首部加上數據部分)一定不能超過下面的數據鏈路層的的MTU。
顯然MTU就是IP數據包首部中的總長度字段的上限值。這個總長度的字段是16位，因此這個字段可以表示的最大數值是2*10e16-1，即65535字節。但實際上下面的數據鏈路層往往限制了IP數據包的總長度要遠遠小于這個數值。
IP數據報首部中的總長度<= min{MTU，65535}
第七題(4-17)
一個3200位長的TCP報文傳到IP層，加上160位的首部后成為數據報。下面的互聯網由兩個局域網通過路由器鏈接起來。但第二個居于萬所能傳送的最長數據幀中的數據部分只有1200位。因此數據報在路由器必須進行分片。試問第二個局域網向其上層要傳送多少比特的數據（這里的“數據”當然指的是局域網看見的數據）？
第八題(4-18)
（1）有人認為：“ARP協議向網絡層提供了轉換地址的服務，因此ARP應當屬于數據鏈路層?！边@種說法為什么是錯誤的？
因為ARP本身是網絡層的一部分，ARP協議為IP協議提供了轉換地址的服務，數據鏈路層使用硬件地址而不使用IP地址，無需ARP協議數據鏈路層本身即可正常運行。因此ARP不再數據鏈路層。
（2）試解釋為什么ARP高速緩存每存入一個項目就要設置10~20分鐘的超時計時器。這個時間設置的太大或太小會出現什么問題？
考慮到IP地址和Mac地址均有可能是變化的（更換網卡，或動態主機配置）10－20分鐘更換一塊網卡是合理的。超時時間太短會使ARP請求和響應分組的通信量太頻繁，而超時時間太長會使更換網卡后的主機遲遲無法和網絡上的其他主機通信。
（3）至少舉出兩種不需要發送ARP請求分組的情況（即不需要請求將某個目的IP地址解析為相應的硬件地址）。
在源主機的ARP高速緩存中已經有了該目的IP地址的項目；源主機發送的是廣播分組；源主機和目的主機使用點對點鏈路。
第九題(4-19)
主機A發送IP數據報給主機B,途中經過了5個路由器。試問在IP數據報的發送過程總共使用幾次ARP?
途經5個路由器，那么在發送過程中開始發送，原主機會用一次ARP地址解析協議找到第一個路由器的物理地址，每經歷一個路由器就會使用一次ARP地址解析協議，故總共會用到6次。
第十題(4-20)
設某路由器建立了如下路由表(這三列分別是目的網絡、子網掩碼和下一跳路由器，若直接交付則最后一列表示應當從哪一個接口轉發以去)：
| 128.96.39.0 | 255.255.255.128 | 接口m0 |
| 128.96.39.128 | 255.255.255.128 | 接口m1 |
| 128.96.40.0 | 255.255.255.128 | R2 |
| 192.4.153.0 | 255.255.255.192 | R3 |
| *(默認) | — | R4 |
現共收到5個分組，其目的站IP地址分別為
(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
試分別計算其下一跳。
第十一題(4-21)
某單位分配到一個B類IP地址，其網絡號(Net―ID)為129.250.0.0。該單位有4000多臺計算機，分布在16個不同的地點。如選用子網掩碼為255.255.255.0，試給每個地點分配一個子網號，并算出各子網中主機號碼的最大和最小值。
第十一題(4-22)
一個數據報長度為 4000 字節（固定首部長度）?，F在經過一個網絡傳送，但此網絡能夠傳送的最大數據長度為 1500 字節。試問應當劃分為幾個短些的數據報片？各數據報片的數據字段長度、片偏移字段 和 MF 標志應為何數值？
第十二題(4-24)
試著找出可產生以下數目的A類子網的子網掩碼(采用連續掩碼)
(1)2;
(2)6;
(3)30;
(4)62;
(5)122;
(6)250;
第十三題(4-26)
有如下的4個/24地址塊，試進行最大可能的聚合
212.56.132.0/24
212.56.133.0/24
212.56.134.0/24
212.56.135.0/24
第十四題(4-27)
有兩個CIDR地址塊208.128/11和208.130.28/22。是否有那一個地址塊包含了另一個地址？如果有，請指出，并說明理由。
第十五題(4-28)
第十六題(4-29)
一個自治系統有5個局域網，其連接圖如圖4-55示。LAN2至LAN5上的主機數分別為：91，150，3和15.該自治系統分配到的IP地址塊為30.138.118/23。試給出每一個局域網的地址塊（包括前綴）。
第十七題(4-30)
一個公司有一個總部和三個下屬部門。公司分配到的網絡前綴是192.77.33/24。公司的網絡布局如圖4-56。總部共有五個局域網，其中LAN1～LAN4都連接到路由器R1上，R1再通過LAN5與路由器R2相連。R5和遠地的三個部門的局域網LAN6～LAN8通過廣域網相連。每個局域網旁邊標明的數字是局域網上主機數。試給每個局域網分配一個合適的網絡前綴。
注意 這里的WAN也要分的！！
比如WAN1要包含R2，R3兩個網絡，還要加上全0全1就是4了就是2的2次方(我是這樣理解的，錯了別怪我！)
第十八題(4-31)
以下地址中的哪一個和86.32/12匹配?請說明理由
(1)86.224.123 (2)86.79.65.216
(3)86.58.119.74 (4)86.68.206.154
第十九題(4-32)
以下的地址前綴中的哪一個地址和2.52.90.140匹配？請說明理由.
(1) 0/4
(2) 32/4
(3) 4/6
(4) 80/4
第二十題(4-34)
與下列掩碼相對應的網絡前綴各有多少位？
（1）192.0.0.0；
（2）240.0.0.0；
（3）255.224.0.0；
（4）255.255.255.252；
第二十一題(4-37)
某單位分配到一個地址塊136.23.12.64/26。現在需要進一步劃分4個一樣大的子網。試問：
（1）每個子網的前綴有多長？
（2）每一個子網中有多少個地址？
（3）每一個子網的地址塊是什么？
（4）每一個子網可分配給主機使用的最小地址和最大地址是什么？
(直接看答案吧，不想寫了…)
第二十二題(4-38)
IGP和EGP這兩類協議的主要區別是什么？
IGP: 內部網關協議（Interior Gateway Protocol）
內部網關協議（IGP）是一種專用于一個自治網絡系統（比如：某個當地社區范圍內的一個自治網絡系統）中網關間交換數據流轉通道信息的協議。網絡IP協議或者其他的網絡協議常常通過這些通道信息來決斷怎樣傳送數據流。目前最常用的兩種內部網關協議分別是：路由信息協議（RIP）和最短路徑優先路由協議（OSPF）。
EGP：外部網關協議（Exterior Gateway Protocol）
外部網關協議（EGP）是一種在自治系統的相鄰兩個網關主機間交換路由信息的協議。 EGP 通常用于在因特網主機間交換路由表信息。它是一個輪詢協議，利用 Hello 和 I-Heard-You 消息的轉換，能讓每個網關控制和接收網絡可達性信息的速率，允許每個系統控制它自己的開銷，同時發出命令請求更新響應。路由表包含一組已知路由器及這些路由器的可達地址以及路徑開銷，從而可以選擇最佳路由。每個路由器每間隔 120 秒或 480 秒會訪問其鄰居一次，鄰居通過發送完整的路由表以示響應。
第二十四題(4-39)
試講述RIP，OSPF和BGP路由選擇協議的主要特點
第二十五題(4-40)
RIP使用UDP，OSPF使用IP,而BGP使用TCP。這樣做有何優點？
第二十六題(4-41)
假定網絡中的路由器B的路由表有如下的項目（這三列分別表示“目的網絡”、“距離”和“下一跳”路由器）：
N1 7 A
N2 2 C
N6 8 F
N8 4 E
N9 4 F
現在B收到從C發來的路由信息（這兩列分別表示“目的網絡”和“距離”）：
N2 4
N3 8
N6 4
N8 3
N9 5
試求出路由器B更新后的路由表（詳細說明每一個步驟）。
答：路由器B更新后的路由表如下：
N1 7 A 沒有新信息，不改變
N2 5 C 相同的下一跳，更新
N3 9 C 新項目加入路由表
N6 5 C 下一跳不同，選擇距離更短的，更新
N8 4 E 下一跳不同，距離一樣，不改變
N9 4 F 下一跳不同，距離更大，不改變
第二十七題(4-42)
假定網絡中的路由器A的路由表有如下的項目（這三列分別表示“目的網絡”、“距離”和“下一跳路由器”）：
N1 4 B
N2 2 C
N3 1 F
N4 5 G
現將A收到從C發來的路由信息（這兩列分別表示“目的網絡”“距離”）：
N1 2
N2 1
N3 3
N4 7
試求出路由器A更新后的路由表（詳細說明每一個步驟）。
第二十八題(4-54)
某單位分配到一個起始地址為 14.24.74.0/24 的地址塊。該單位需要用到三個子網，他們的三個子地址塊的具體要求是：子網 N1 需要 120 個地址。子網 N2 需要 60 個地址。子網 N3 需要 10 個地址。請給出地址塊的分配方案。
第二十九題(4-64)
試把以下的 IPv6 地址用零壓縮方法寫成簡潔形式：
（1）0000:0000:0F53:6382:AB00:67DB:BB27:7332
（2）0000:0000:0000:0000:0000:0000:004D:ABCD
（3）0000:0000:0000：AF36:7328:0000:87AA:0398
（4）2819:00AF:0000:0000:0000:0035:0CB2:B271
第三十題(4-65)
試把以下零壓縮的IPv6地址寫成原來的形式：
(1)0::0 (2)0:AA::0 (3)0:1234 :: 3 (4)123::1:2
總結
以上是生活随笔為你收集整理的【期末复习】计算机网络 谢希仁版（四）网络层(重点)的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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