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1、第4 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。答案：虚电路服务和数据报服务。虚电路的优点：虚电路服务是面向连接的，网络能够保证分组总是按照发送顺序到达目的站，且不丢失、不重复，提供可靠的端到端数据传输；目的站地址仅在连接建立阶段使用，每个分组使用短的虚电路号，使分组的控制信息部分的比特数减少，减少了额外开销；端到端的差错处理和流量控制可以由分组交换网负责，也可以由用户机负责。虚电路服务适用于通信信息量大、速率要求高、传输可靠性要求高的场合。虚电路的缺点：虚电路服务必须建立连接；属于同一条虚电路的分组总是按照同一路由进行转发；当结点发生故障时，所有通过出故障的结点的虚电路
2、均不能工作。数据报的优点：数据报服务不需要建立连接；每个分组独立选择路由进行转发，当某个结点发生故障时，后续的分组可以另选路由，因而提高了通信的可靠性。数据报服务的灵活性好，适用于传输可靠性要求不高、通信子网负载不均衡、需要选择最佳路径的场合。数据报的缺点：数据报服务是面向无连接的，到达目的站时不一定按发送顺序，传输中的分组可能丢失和重复，提供面向无连接的、不可靠的数据传输；每个分组都要有目的站的全地址；当网络发生故障是，出故障的结点可能会丢失数据，一些路由可能会发生变化；端到端的差错处理和流量控制只由主机负责。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？答案：网络
3、互连暗含了相互连接的计算机进行通信，也就是说从功能上和逻辑上看，这些相互连接的计算机网络组成了一个大型的计算机网络。网络互连可以使处于不同地理位置的计算机进行通信，方便了信息交流，促成了当今的信息世界。存在问题有：不同的寻址方案；不同的最大分组长度；不同的网络介入机制；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；等等。注：网络互连使不同结构的网络、不同类型的机器之间互相连通，实现更大围和更广泛意义上的资源共享。4-03作为中间系统，转发器、网桥、路由器和网关都有何区别？答案：1）转
4、发器、网桥、路由器、和网关所在的层次不同。转发器是物理层的中继系统。网桥是数据链路层的中继系统。路由器是网络层的中继系统。在网络层以上的中继系统为网关。2）当中继系统是转发器或网桥时，一般并不称之为网络互连，因为仍然是一个网络。路由器其实是一台专用计算机，用来在互连网中进行路由选择。一般讨论的互连网都是指用路由器进行互连的互连网络。4-04试简单说明IP、ARP、RARP 和 ICMP 协议的作用。答：IP:网际协议，它是 TCP/IP 体系中两个最重要的协议之一，IP 使互连起来的许多计算机网络能够进行通信。无连接的数据报传输. 数据报路由。ARP（地址解析协议），实现地址转换：将IP 地址
5、转换成物理地址。RARP（逆向地址解析协议）， 将物理地址转换成IP地址。ICMP:Internet 控制消息协议，进行差错控制和传输控制，减少分组的丢失。注：ICMP 协议帮助主机完成某些网络参数测试，允许主机或路由器报告差错和提供有关异常情况报告，但它没有办法减少分组丢失，这是高层协议应该完成的事情。IP 协议只是尽最大可能交付，至于交付是否成功，它自己无法控制。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？答案：目前的IP地址（IPv4：IP第四版本）由32个二进制位表示，每8位二进制数为一个整数，中间由小数点间隔，如159.226.41.98，整个IP地址空间
6、有4组8位二进制数，表示主机所在网络的地址（类似部队的编号）以及主机在该网络中的标识（如同士兵在该部队的编号）共同组成。为了便于寻址和层次化的构造网络，IP地址被分为A、B、C、D、E五类，商业应用中只用到A、B、C三类。A类地址：A类地址的网络标识由第一组8位二进制数表示，网络中的主机标识占3组8位二进制数，A类地址的特点是网络标识的第一位二进制数取值必须为“0”。不难算出，A类地址允许有126个网段，每个网络大约允许有1 670万台主机，通常分配给拥有大量主机的网络（如主干网）。B类地址：B类地址的网络标识由前两组8位二进制数表示，网络中的主机标识占两组8位二进制数，B类地址的特点是网络标
7、识的前两位二进制数取值必须为“10”。B类地址允许有16 384个网段，每个网络允许有65 533台主机，适用于结点比较多的网络（如区域网）。C类地址：C类地址的网络标识由前3组8位二进制数表示，网络中的主机标识占1组8位二进制数，C类地址的特点是网络标识的前3位二进制数取值必须为“110”。具有C类地址的网络允许有254台主机，使用于结点比较少的网络（如校园网）。为了便于记忆，通常习惯采用4个十进制数来表示一个IP地址，十进制数之间采用句点“.”予以分隔。这种IP地址的表示方法也被伟点分十进制法。如以这种方式表示，A类网络的IP地址围为1.0.0.1-127.255.255.254；B类网络
8、的IP地址围为：128.1.0.1-191.255.255.254；C类网络的IP地址围为：192.0.1.1-223.255.255.254.IP地址共分5类，分类情况如题4-05解图所示：题4-05解图IP 地址是32 位地址，其中分为netid（网络号），和hostid（主机号）。特点如下：1.IP 地址不能反映任何有关主机位置的物理信息；2.一个主机同时连接在多个网络上时，该主机就必须有多个IP 地址；3.由转发器或网桥连接起来的若干个局域网仍为一个网络；4.所有分配到网络号（netid）的网络都是平等的；5.IP 地址可用来指明一个网络的地址。4-06试根据IP地址的规定，计算出表4
9、-2中的数据。表4-2 IP地址的指派围网络类型最大可指派的网络数第一个可指派的网络号最后一个可指派的网络号每个网络中的最大主机数A126（27-2）11261677721416383（214-1）128.1191.255655342097151（221-1）192.0.1233.255.255254答案：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16777216，但是也要除去全0 和
10、全1 的情况，所以能用的最大主机数是16777214。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 开始，其点后的还可以容纳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=64128+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
11、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2097152，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256256=65536，以此类推，第2097152 个网络号的计算方法是：2097152/65536=32192+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
12、种不同的地址？答案：如图所示，IP 地址在IP 数据报的首部，而硬件地址则放在MAC 帧的首部。在网络层以上使用的是IP地址，而链路层及以下使用的是硬件地址。题4-07图解在IP 层抽象的互连网上，我们看到的只是IP 数据报，路由器根据目的站的 IP地址进行选路。在具体的物理网络的链路层，我们看到的只是 MAC 帧，IP 数据报被封装在 MAC帧里面。MAC 帧在不同的网络上传送时，其MAC 帧的首部是不同的。这种变化，在上面的IP 层上是看不到的。每个路由器都有IP 地址和硬件地址。使用IP 地址与硬件地址，尽管连接在一起的网络的硬件地址体系各不相同，但 IP层抽象的互连网却屏蔽了下层这些很
13、复杂的细节，并使我们能够使用统一的、抽象的IP 地址进行通信。4-08 IP 地址方案与我国的体制的主要不同点是什么？答案：IP 地址分为网络号和主机号，它不反映有关主机地理位置的信息。而反映有关的地理位置的信息，同一地域的相似。注：我国体制是按照行政区域划分的层次结构，同一地域的有相同的若干位前缀。相近的若干话机，其地理位置应该相距较近。IP 地址没有此属性，其网络号和主机地理位置没有关系。4-09（1）子网掩码为 255.255.255.0 代表什么意思？（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？（3）一A 类网络和一 B 类网络的子网号 sub
14、net-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）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）一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？（6）某个IP地址的十六进制表示为C2.2F.14.81，试将其转换为点分十进制的形式。这个地址是哪一类IP地址？（7）C 类网络使用子网掩码有无实际意义？为什么？答案：（1）可以代表C 类地址对应的子网掩码默认值；也能表示A 类和B 类地址的掩码,前24 位决定网络号和子网号，后8 位决定主机号。（用24bit 表示网络部分地址，包括网络号和子
15、网号）（2）255.255.255.248 化成二进制序列为：11111111 11111111 11111111 11111000，根据掩码的定义，后三位是主机号，一共可以表示8 个主机号，除掉全0 和全1 的两个，该网络能够接6 个主机。（3）子网掩码的形式是一样的，都是 255.255.255.0；但是子网的数目不一样，前者为65534，后者为254。（4）255.255.240.0（11111111.11111111.11110000.00000000）是B类地址的子网掩码，主机地址域为12比特，所以每个子网的主机数最多为：212-2=4 094。（5）子网掩码由一连串的 1 和一连串的 0 组成，1 代表网络号和子网号，0 对应主机号.255.255.0.255 变成二进制形式是：11111111 11111111 00000000 11111111.可见，是一个有效的子网掩码，但是不是一个方便使用的解决办法。（6）用点分十进制表示，该IP地址是194.47.20.129，为C类地址。（7）有，可以提高网络利用率。注：实际环境中可能存在将C 类网网络地址进一步划分为子网的情况，需要掩码说明子网号的划分。C 类网参加互连网的路由，也应该使用子网掩码进行统一的IP 路由运算。C 类网的子网掩码是255.255.255.0。4-10 试辨认以下IP地址的网
