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1、. .第5章 网络层5.1概述网络互联图5.1一个互联网的例子图5.2网络层实现分组穿越互联网的传输分组交换路由器1. 路由器的构造和功能图5.3路由器的构造2. 3层交换机Internet网际层1. 网际层提供的效劳及其特点2. 网际层的协议5.2网际协议(IP)分类IPv4地址及划分子网1. 分类IPv4地址图5.4IP地址构造2. 划分子网图5.5子网号和子网掩码例如3. 私有地址IP数据报格式图5.6IP数据报格式及效劳类型子字段构造IP过失检验算法1. 发送方生成检验和2. 接收方校验检验和3. 检验和算法例如图5.7检验和算法的例子IP数据报的分片与重组1. IP数据报封装中的问题
2、及解决方案2. IP数据报分片图5.8数据报分片例如3. 片重组4. 分片与重组控制IP数据报转发1. IP数据报转发机制图5.9路由表例如2. 根本的IP数据报转发算法3. 统一的IP数据报转发算法图5.10子网IP数据报转发IP数据报选项图5.11选项码5.3地址解析协议(ARP)概述1. IP数据报传输过程中地址的使用图5.12IP地址和物理地址的使用2. 如何由IP地址得到物理地址图5.13R1中地址的查找和转换RP地址解析机制1. 基于动态绑定的解析机制图5.14ARP地址解析的工作过程2. 提高ARP解析效率5.4因特网控制报文协议(ICMP)ICMP及其报文格式图5.15ICMP
3、数据的封装ICMP报文1. 过失报告报文2. ICMP控制报文图5.16ICMP路由重定向3. ICMP请求/应答(request/reply)报文4. 路由器发现(router discovery)报文5.5无类别域间路由选择(CIDR)CIDR编址1. CIDR产生的背景2. CIDR地址及记法3. CIDR地址分配例如构造超网最长前缀匹配5.6路由选择协议概述1. 路由表的优化更新问题2. 两类路由选择协议3. 动态路由选择例如图5.17动态路由选择的简单例子路由信息协议(RIP)1. 距离矢量路由算法图5.18距离矢量算法的例子图5.19路由更新2. 路由信息协议RIP图5.20RIP
4、2报文格式开放最短路径优先协议(OSPF)1. SPF路由选择算法图5.21Dijkstra算法例如图5.22以 a为根的最短路径树2. OSPF路由选择协议概述3. OSPF报文图5.23OSPF报文格式4. 单区OSPF操作5. 链路状态信息的分区管理图5.24OSPF自治系统分区例如边界网关协议(BGP)1. BGP及其特点2. BGP路由选择例如图5.25BGP路由选择例如3. BGP报文4. BGP的路由信息交换过程例如图5.26BGP路由信息交换的例子5.7IP多播概述1. 什么是IP多播图5.27多播例如2. IP多播地址3. IP多播协议因特网组管理协议(IGMP)1. IGM
5、P报文图5.28IGMP报文格式及其封装2. IGMP工作机制3. 提高IGMP工作效率距离矢量多播路由选择协议(DVMRP)1. 概述2. RPF构造播送树图5.29构造多播树3. 对播送树剪枝构造多播树4. 多播隧道图5.30多播隧道5.8下一代的网际协议IPv6概述IPv6地址1. IPv6地址类型和地址空间2. IPv6地址记法3. 全球单播地址图5.31IPv6全球单播地址IPv6数据报格式1. IPv6数据报图5.32IPv6数据报的一般形式2. IPv6数据报根本首部图5.33IPv6数据报根本首部格式3. IPv6数据报扩展首部图5.34有路由选择扩展首部的IPv6数据报IPv
6、4向IPv6过渡1. 双协议栈技术图5.35双协议栈传送IPv6数据报例如2. 隧道技术图5.36隧道技术5.9IP主干网异步传输模式(ATM)1. 信元交换2. ATM体系构造图5.37ATM层次构造3. 物理层图5.38ATM信元装载于STM-1帧的例子4. ATM层图5.39UNI(a)和NNI(b)的信元头部图5.40ATM信元传输例如5. AAL层图5.41AAL仅在ATM网络的端点出现图5.42AAL5 数据处理6. ATM效劳质量(QoS)7. ATM通信量控制IP over ATM1. IPOA的网络构造图5.43传统IPOA网络例如2. IP数据报通过ATM网络3. IPOA
7、的协议构造图5.44IP over ATM协议构造多协议标记交换(MPLS)1. MPLS网络构造图5.45MPLS网络例如2. 基于标记的分组转发5.9.4IP over SDH1. IP over SDH及其特点2. IP over SDH的协议构造图5.46IP over SDH协议构造IP over WDM思考题5.1用一句话概述网际层提供什么样的网络效劳。5.2什么是分组交换?有什么优点?它有哪两种方式?它们的特点是什么？5.3IPv4的地址包括哪几个字段？分为几类？用户使用哪几类？画图表示它们的构造。它们各适用于什么规模的网络？IP地址使用什么记法表示？你们单位的IP地址网络号字段
8、是什么？是几类的？5.4说出特殊形式的IP地址及其意义。5.5如果没有进展子网划分，A、B和C类IP地址的子网掩码各是什么？5.6某单位的网络使用B类IP地址166.111.0.0，如果将网络上的计算机划分为30个子网，subnet-id应该取几位？子网掩码应该是什么？每个子网最多可包含多少台计算机？试用二进制和点分十进制记法对应地写出subnet-id最小的子网上host-id最小和最大的主机的IP地址。5.7一个A类IP网络.0，欲划分为6个子网，子网掩码应该是什么？给出每个子网的IP地址的范围。5.8ARP进展的是哪两种地址的转换？ARP如何进展地址的转换？它采取了哪些措施提高地址转换的
9、效率？5.9IP数据报首部的定长域的长度是多少？最大首部长度是多少？IP数据报可携带的数据长度最多是多少？5.10IP对数据报的什么局部进展过失检验？其优、缺点是什么？IP在什么结点进展过失检验？为什么？5.11IP使用什么方式进展过失检验？描述该检验方法。5.12IP如何进展数据报传输延迟监控？5.13什么是最大传输单元MTU？IP数据报传输中为什么要进展分片与重组？分片在何处进展？重组在何处进展？5.14无选项IP数据报携带5000字节数据，它下一步经由MTU为1500字节的以太网，数据报如何分片？用图形表示分片的情况，并标明每个分片的“片偏移字段的数值。5.15什么是直接交付和间接交付？
10、5.16最根本的路由表包含什么信息？IP采用什么样的数据报转发机制？表达根本的数据报转发流程。5.17什么是默认路由？使用它的好处是什么？5.18对于图5.9 所示的网络图和路由器物理接口和IP地址的对应关系，请给出路由器R2 和网络128.3.0.0上的某一计算机的根本路由表(表中只包含目的网络和下一跳地址)。如果有多种选择，只要给出一种跳数最小的就可以。5.19设路由器R的不完整的路由表如下:请答复以下问题:(1) 由表中序号14的目的网络属于哪类网络？它们是由什么网络划分出来的？(2) 假设R1端口1和R2端口2的IP地址的host-id均为5(十进制)，请给出它们的IP地址。(3) 到
11、目的主机H1H5的下一跳是什么(如果是直接交付写出转发端口)？5.20ICMP报文如何传输？简述ICMP在TCP/IP体系中的地位？5.21ICMP过失报告的特点是什么？简要介绍主要过失报告报文。5.22ICMP主要有哪些控制报文？它们的功能是什么？5.23什么是静态路由选择和动态路由选择？最优路径可以有哪些度量指标？5.24路由选择协议的作用是什么？有哪两类路由选择协议？5.25对于图5-47，如果目的结点为结点D,列表表示用距离矢量路由选择算法求各结点到目的结点的最短路径的迭代过程,并画出以D为根的最短路径树。图5-475.26图5-48(a) 和(b)分别给出了路由器B原有的路由表和从邻
12、接的路由器A传来的更新报文，据此给出路由器B更新后的路由表，用箭头指明为引起更新的表项。图5-485.27网络拓扑和各链路长度如图5-49所示，请用Dijkstra算法计算由源结点A到网络的其他各结点的最短路径，用表格表示出计算过程，并画出最短路径树。图5-495.28什么是自治系统AS？AS内部使用哪类路由选择协议？目前主要有什么协议？5.29IP如何表示多播组地址？以太网如何表示组地址？用于多播的以太网地址范围是什么？5.30表达IGMP的工作机制。为了提高效率，IGMP又采用了什么措施？5.31说明RPF的逆向路径转发处理方式，并以图5.27的路由器R1和R3转发源站H0的多播数据报为例
13、进展说明。5.32列表写出/13,/14,/24 CIDR地址块的:(1) 掩码(点分十进制形式); (2) 包含的地址数; (3) 包含的B/C类网络数。5.33(a) 一个单位有下面的6个/24 CIDR地址块，试进展最大程度的路由聚合，写出聚合后的CIDR地址块。(b) 如果这个单位再增加下面2个/24 CIDR地址块，进展最大程度的路由聚合，写出聚合后的CIDR地址块。5.34IPv6和IPv4兼容吗？IPv6和Internet上层的TCP、UDP兼容吗？IPv6和IPv4相比，主要的改良是什么？5.35IPv6的地址长度是多少？地址空间有多大？5.36IPv6全球单播地址的用途是什么
14、？它的构造如何？说明各字段的意义。5.37IPv6地址使用什么记法表示？该记法中还采用了什么规定使它更为简便和实用？试举例说明。5.38为了简化IPv6地址的表达，可采用什么技术？写出以下IPv6地址的简洁形式: 211B0052000000000000000003DEAF45 15CB00000000CD760000000000000000 00000000000000005.39试说明IPv4向IPv6过渡使用的双协议栈技术及存在的问题。5.40试说明IPv4向IPv6过渡使用的隧道技术。5.41解释异步传输模式ATM一词中“异步的含义。5.42从数据交换技术上讲，信元交换的特点是什么？5.43什么是虚通路VP和虚通道VC？表达它们的作用和特点。5.44说明ATM层如何转发信元。5.45在ATM网络中，AAL层在什么位置出现？ATM交换机包含什么层次？5.46ATM规定了哪几种效劳类型？它们的特点是什么？5.47为了保证网络QoS,ATM规定了哪些说明用户通信量和网络Q
