计算机网络(第5版)课后习题答案:第4章-网络层(共14页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上第四章 网络层4-01. 网络层向上提供的服务有哪两种?试比较其优缺点。答:网络层向运输层提供 “面向连接”虚电路(Virtual Circuit)服务或“无连接”数据报服务。前者预约了双方通信所需的一切网络资源。优点是能提供服务质量的承诺。即所传送的分组不出错、丢失、重复和失序(不按序列到达终点),也保证分组传送的时限。缺点是路由器复杂,网络成本高;后者无网络资源障碍,尽力而为,优缺点与前者互易。4-02. 网络互连有何实际意义?进行网络互连时,有哪些共同的问题需要解决?答:网络互联可扩大用户共享资源范围和更大的通信区域。进行网络互连时,需要解决共同的问题有:不同的
2、寻址方案;不同的最大分组长度;不同的网络接入机制;不同的超时控制;不同的差错恢复方法;不同的状态报告方法;不同的路由选择技术;不同的用户接入控制;不同的服务(面向连接服务和无连接服务);不同的管理与控制方式 。4-03. 作为中间设备,转发器、网桥、路由器和网关有何区别?答:中间设备又称为中间系统或中继(relay)系统。物理层中继系统:集线器,转发器(repeater)。数据链路层中继系统:交换机,网桥或桥接器(bridge)。网络层中继系统:路由器(router)。网桥和路由器的混合物:桥路器(brouter)。网络层以上的中继系统:网关(gateway)。4-04. 试简单说明下列协议的
3、作用:IP、ARP、RARP和ICMP。答:IP协议:实现网络互连。使参与互连的性能各异的网络从用户看起来好像是一个统一的网络。网际协议TCP、IP是TCP/IP体系中两个最主要的协议之一,与IP协议配套使用的还有四个协议。ARP协议: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。RARP:是解决同一个局域网上的主机或路由器的硬件地址和IP地址的映射问题。ICMP:提供差错报告和询问报文,以提高IP数据交付成功的机会。因特网组管理协议IGMP:用于探寻、转发本局域网内的组成员关系。4-05. IP地址分为几类?各如何表示?IP地址的主要特点是什么?答:分为ABCDE 5类;
4、每一类地址都由两个固定长度的字段组成,其中一个字段是网络号 net-id,它标志主机(或路由器)所连接到的网络,而另一个字段则是主机号 host-id,它标志该主机(或路由器)。各类地址的网络号字段net-id分别为1,2,3,0,0字节;主机号字段host-id分别为3字节、2字节、1字节、4字节、4字节。特点:(1)IP 地址是一种分等级的地址结构。分两个等级的好处是:第一,IP 地址管理机构在分配 IP 地址时只分配网络号,而剩下的主机号则由得到该网络号的单位自行分配。这样就方便了 IP 地址的管理。第二,路由器仅根据目的主机所连接的网络号来转发分组(而不考虑目的主机号),这样就可以使路
5、由表中的项目数大幅度减少,从而减小了路由表所占的存储空间。实际上 IP 地址是标志一个主机(或路由器)和一条链路的接口。 (2)当一个主机同时连接到两个网络上时,该主机就必须同时具有两个相应的 IP 地址,其网络号 net-id 必须是不同的。这种主机称为多归属主机(multihomed host)。由于一个路由器至少应当连接到两个网络(这样它才能将 IP 数据报从一个网络转发到另一个网络),因此一个路由器至少应当有两个不同的 IP 地址。(3)用转发器或网桥连接起来的若干个局域网仍为一个网络,因此这些局域网都具有同样的网络号 net-id。(4)所有分配到网络号 net-id 的网络,范围很
6、小的局域网,还是可能覆盖很大地理范围的广域网,都是平等的。 4-06. 试根据IP地址的规定,计算出表4-2中的各项数据。解:1)A类网中,网络号占七个bit, 则允许用的网络数为2的7次方,为128。但是要除去0和127的情况,所以能用的最大网络数是126,第一个网络号是1,最后一个网络号是 126。主机号占24个bit, 则允许用的最大主机数为2的24次方,为,但是也要除 去全0和全1的情况,所以能用的最大主机数是。 2) B类网中,网络号占14个bit,则能用的最大网络数为2的14次方,为16384。第一个网络号是128.0,因为127要用作本地软件回送测试,所以从128.0开始,其点后
7、还可以容纳2的8次方为256,所以以128为开始的网络号为128.0128.255,共256个,以此类推,第16384个网络号的计算方法是:16384/256=64,128+64=192,则可推算出为191.255。主机号占16个bit, 则允许用的最大主机数为2的16次方,为65536,但是也要除去全0和全 1的情况,所以能用的最大主机数是65534。 3)C类网中,网络号占21个bit, 则能用的网络数为2的21次方,为。第一个网络号是192.0.0,各个点后的数占一个字节,所以以192为开始的网络号为192.0.0192.255.255,共256*256=65536,以此类推,第个网络号
8、的计算方法是: /65536=32,192+32=224,则可推算出为223.255.255。主机号占8个bit, 则允许用的最大主机数为2的8次方,为256,但是也要除去全0和全1的情况,所以能用的最大主机数是254。 4-07. 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:IP 地址就是给每个连接在因特网上的主机(或路由器)分配一个在全世界范围是唯一的32 位的标识符。从而把整个因特网看成为一个单一的、抽象的网络。在实际网络的链路上传送数据帧时,最终还是必须使用硬件地址。MAC地址在一定程度上与硬件一致,基于物理、能够标识具体的链路通信对象,IP地址给予逻辑域的划分、
9、不受硬件限制。4-08. IP地址方案与我国的电话号码体制的主要不同点是什么?答:于网络的地理分布无关。4-09. (1)子网掩码为255.255.255.0代表什么意思?答:C类地址对应的子网掩码默认值。但也可以是A类或B类地址的掩码,即主机号由最后8位决定,而路由器寻找网络由前24位决定。有三种含义:其一是一个A类网的子网掩码,对于A类网络的IP地址,前8位表示网络号,后24位表示主机号,使用子网掩码255.255.255.0表示前8位为网络号,中间16位用于子网段的划分,最后8位为主机号。第二种情况为一个B类网,对于B类网络的IP地址,前16位表示网络号,后16位表示主机号,使用子网掩码
10、255.255.255.0表示前16位为网络号,中间8位用于子网段的划分,最后8位为主机号。第三种情况为一个C类网,这个子网掩码为C类网的默认子网掩码。(2)一网络的现在掩码为255.255.255.248,问该网络能够连接多少个主机?答:255.255.255.248即.每一个子网上的主机为(23)=6 台,掩码位数29,该网络能够连接8个主机,扣除全1和全0后为6台。(3)一A类网络和一B网络的子网号subnet-id分别为16个1和8个1,问这两个子网掩码有何不同?答:A类网络: 给定子网号(16位“1”)则子网掩码为255.255.255.0B类网络 给定子网号(8位“1”)则子网掩码
11、为255.255.255.0,子网掩码一样,但子网数目不同(4)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?答:(240)10=(128+64+32+16)10=()2Host-id的位数为4+8=12,因此,最大主机数为:212-2=4096-2=4094. 主机数212-2(5)一A类网络的子网掩码为255.255.0.255;它是否为一个有效的子网掩码?答:是 ,但不推荐(6)某个IP地址的十六进制表示C2.2F.14.81,试将其转化为点分十进制的形式。这个地址是哪一类IP地址?答:C2.2F.14.81(12*16+2).(2*16+
12、15).(16+4).(8*16+1)194.47.20.129 C2.2F.14.81. C类地址(7)C类网络使用子网掩码有无实际意义?为什么?答:有实际意义。C类子网IP地址的32位中,前24位用于确定网络号,后8位用于确定主机号。如果划分子网,可以选择后8位中的高位,这样做可以进一步划分网络,并且不增加路由表的内容,但是代价是主机数相信减少。4-10. 试辨认以下IP地址的网络类别。(1)128.36.199.3 (2)21.12.240.17 (3)183.194.76.253 (4)192.12.69.248 (5)89.3.0.1 (6)200.3.6.2答:(2)和(5)是A类
13、,(1)和(3)是B类,(4)和(6)是C类。4-11. IP数据报中的首部检验和并不检验数据报中的数据。这样做的最大好处是什么?坏处是什么?答:在首部中的错误比在数据中的错误更严重,例如,一个坏的地址可能导致分组被投寄到错误的主机。许多主机并不检查投递给他们的分组是否确实是要投递给它们,它们假定网络从来不会把本来是要前往另一主机的分组投递给它们。数据不参与检验和的计算,因为这样做代价大,上层协议通常也做这种检验工作,从而引起重复和多余。因此,这样做可以加快分组的转发,但是数据部分出现差错时不能及早发现。4-12. 当某个路由器发现一IP数据报的检验和有差错时,为什么采取丢弃的办法而不是要求源
14、站重传此数据报?计算首部检验和为什么不采用CRC检验码?答:纠错控制由上层(传输层)执行。IP首部中的源站地址也可能出错,请错误的源地址重传数据报是没有意义的。不采用CRC简化解码计算量,提高路由器的吞吐量。4-13. 设IP数据报使用固定首部,其各字段的具体数值如图所示(除IP地址外,均为十进制表示)。试用二进制运算方法计算应当写入到首部检验和字段中的数值(用二进制表示)。答:4 5 0 281 0 0 4 17 检验和10. 12. 14. 512. 6. 7. 9 作二进制检验和(XOR) 取反码 检验和4-14. 重新计算上题,但使用十六进制运算方法(没16位二进制数字转换为4个十六进
15、制数字,再按十六进制加法规则计算)。比较这两种方法。答: 4 5 0 0 0 0 1 C 0 0 0 1 0 0 0 0 0 4 1 1 0 0 0 0 0 A 0 C 0 E 0 5 0 C 0 6 0 7 0 9 5 F 2 4 1 5 2 A 作二进制检验和(XOR) 7 4 4 E 取反码 8 B B 1 检验和4-15. 什么是最大传送单元MTU?它和IP数据报的首部中的哪个字段有关系?答:IP层下面数据链里层所限定的帧格式中数据字段的最大长度,与IP数据报首部中的总长度字段有关系。4-16. 在因特网中将IP数据报分片传送的数据报在最后的目的主机进行组装。还可以有另一种做法,即数据
16、报片通过一个网络就进行一次组装。试比较这两种方法的优劣。答:在目的站而不是在中间的路由器进行组装是由于: (1)路由器处理数据报更简单些;效率高,延迟小。 (2)数据报的各分片可能经过各自的路径。因此在每一个中间的路由器进行组装可能总会缺少几个数据报片; (3)也许分组后面还要经过一个网络,它还要给这些数据报片划分成更小的片。如果在中间的路由器进行组装就可能会组装多次。 为适应路径上不同链路段所能许可的不同分片规模,可能要重新分片或组装4-17. 一个3200位长的TCP报文传到IP层,加上160位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
17、帧中的数据部分只有1200位。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”当然指的是局域网看见的数据)?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250,共有子网数=28-2=25416,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: 129.250.1.0 129.250.1.1-129.250.1.254 2: 129.250.2.0 129.250.2.1-129.250.2.2543: 129.250.3.0
18、129.250.3.1-129.250.3.2544: 129.250.4.0 129.250.4.1-129.250.4.2545: 129.250.5.0 129.250.5.1-129.250.5.2546: 129.250.6.0 129.250.6.1-129.250.6.2547: 129.250.7.0 129.250.7.1-129.250.7.2548: 129.250.8.0 129.250.8.1-129.250.8.2549: 129.250.9.0 129.250.9.1-129.250.9.25410: 129.250.10.0 129.250.10.1-129.2
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