【答案】计网第四章_网络层4-01 网络层向上提供的服务有哪两种？是比较其优缺点。保证传送的分组不出错、不失序，重复和

4-01 网络层向上提供的服务有哪两种？是比较其优缺点。

(1)"面向连接"的虚电路服务优点：

保证传送的分组不出错、不失序，重复和丢失。
保证传送分组的时限。缺点：
路由复杂而且成本高

(2)"无连接"的数据报服务优点：

无网络资源障碍问题。
简单灵活、无连接、尽最大努力交付的数据包服务。缺点：
不提供质量保障。

4-03 作为中间设备，转发器、网桥、路由器和网关有何区别？

中间设备称为中间系统/中继系统

转发器：工作于物理层
网桥：工作与数据链路层
路由器：工作在网络层
网关：网络层以上的中继系统。

4-04 试简单说明下列协议的作用：IP、ARP、RARP和ICMP？

(1) IP协议

作用：实现网络互联。
- 使参与互联的性能各异的网络互联成为一个假设的互联网络。

(2) ARP协议

作用：实现同一个局域网中主机或路由器的IP地址与MAC地址的映射。

(3) RARP协议

作用：同上

(4) ICMP协议

作用：提供差错报告和询问报文，提高数据包的成功交付的几率。

(5) IGMP：因特网组管理协议用于探寻、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？

(1) IP分为A、B、C、D、E五类

(2) 每类IP都由两个字段(共32位比特)组成第一个字段由网络号组成，它标识主机/路由器连接的网络
第二个字段由主机号组成，它标识主机

A类地址：前8位为网络位，首位网络号为0，后24位为主机号。
B类地址：前16位为网络位，网络号的前两位为10，后16位为主机号。
C类地址：前24位为网络号，后8位为主机号,网络号前三位为110。
D类地址：前4位为1110，后面28位是多播组号。。
E类地址：前5位为11110，后面27位主机位保留。

(3) 主要特点：

IP地址具有唯一性。
IP地址都是平等的。
IP地址是一种分等级的地址结构。

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？

IP地址：它是连接在互联网上的主机的接口的唯一标识符。
MAC地址：标识具体的链路通信对象。

(1) 区别

IP地址放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IP地址，数据链路层及以下使用硬件地址。

(2) 为什么？

由于分层原因，数据报在网络层上传播需要IP来标识源地址和目的地址，而到了数据链路层以下，则需要用MAC地址标识两个相邻结点（主机/路由器）。

4-10 试辨认以下IP地址的网络类别。

（1）128.36.199.3：B
（2）21.12.240.17：A
（3）183.194.76.253：B
（4）192.12.69.248：C
（5）89.3.0.1：A
（6）200.3.6.2：C

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？

(1) 最大好处：不对数据进行检验可以加快分组的转发。 (2) 坏处上层协议通常也做这种检验工作，从前，从而引起重复和多余

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：

(1)因为首部检验和只对数据包首部进行检验，IP数据报如果出错，重传是没有意义的，纠错工作是由传输层负责。
(2)简化解码的计算工作，提高吞吐量。

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？

MTU：max transport unit，代表帧格式的中数据字段的最大长度。
与IP数据报首部的总长度字段有关

4-18

(1）有人认为：“ARP协议向网络层提供了转换地址的服务，因此ARP应当属于数据链路层。”这种说法为什么是错误的？

原因：ARP协议为IP地址提供了地址转换服务，数据链路层使用MAC地址，不适用IP地址，无需ARP也可正常工作。

（3）至少举出两种不需要发送ARP请求分组的情况（即不需要请求将某个目的IP地址解析为相应的硬件地址）。

源主机ARP缓存中已经有目的地址的IP地址与MAC地址的映射。
源主机发送的是广播分组。
源主机与目的主机使用点对点链路通信。

4-19.主机A发送IP数据报给主机B，途中经过了5个路由器。试问在IP数据报的发送过程中总共使用了几次ARP？

共6次；主机一次ARP缓存更新，路由器5次。

4-20 计算网络地址

目的网络	子网掩码	下一跳
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
*（默认)	——	R4

现共收到5个分组，其目的地址如下，请计算它们的下一跳。

（1）128.96.39.10

1、计算目的地址的二进制
  10000000 01110000 00100111 00001010
  11111111 11111111 11111111 10000000
& ——————————————————————————————————-
  10000000 01110000 00100111 00000000
得到网络地址128.96.39.0，故下一跳为m0

下面的计算类似.......

（2）128.96.40.12

（3）128.96.40.151

（4）192.153.17

（5）192.4.153.90

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？各数据报片的数据字段长度、片偏移字段和MF标志应为何数值？

应当划分为3个（4000/1500 = 2余1）

数据报	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.

题目问能产生固定数目的A类子网的子网掩码
以2为底，2为对数，得到的结果就是原网络位的子网掩码右移的位数，但有时候这个数取不整，
所以我们可以变成2^n >= M，M子网的个数，n就是所求的子网掩码的移动位数

（1）是右移一位。子网掩码变成255.128.0.0
（2）255.192.0.0
（3）255.240.0.0
（3）255.248.0.0
（4）255.252.0.0
（5）255.254.0.0
（6）255.255.0.0

4-25 以下有4个子网掩码。哪些是不推荐使用的？为什么？

策略：子网掩码一般都是由连续的二进制块1和0组成的，所以这里只要判别出哪些中间又不连续就知道是不推荐的了。

（1）176.0.0.0，（2）96.0.0.0，（3）127.192.0.0，（4）255.128.0.0

只有（4）是连续的1和连续的0的掩码，所以，（1）（2）（3）不推荐使用。

4-26 有如下的4个/24地址块，试进行最大可能性的聚会。

212.56.132.0/24
212.56.133.0/24
212.56.134.0/24
212.56.135.0/24

解题步骤

从最长匹配串的后一位算出地址块的二进制
算出最长匹配串以及不匹配的二进制公共前缀的位数n，n就是/后新的网络前缀的位数。

132= 10000100
133= 10000101
134= 10000110
135= 10000111

这里的最长匹配前缀有6位，加上之前的16位，共22位共同前缀。聚合的CIDR地址块就是：212.56.132.0/22

4-27 有两个CIDR地址块208.128/11和208.130.28/22。是否有那一个地址块包含了另一个地址？如果有，请指出，并说明理由。

208.128/11的前缀为：11010000 100；

208.130.28/22的前缀为：11010000 10000010 000101，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。

4-31 以下地址中的哪一个和86.32/12匹配：请说明理由。

（1）86.33.224.123
（2）86.79.65.216；
（3）86.58.119.74;
（4）86.68.206.154

解题步骤：

写出前地址的/12位二进制数，看哪个地址的前12位与题目所给地址相同，相同则是匹配的。

86.32 = 01010110.00100000
0010是第二个字节的前四位。
这5个地址的的第一个字节相同，但第二个字节不同，这里给出第二个字节的前4位二进制。
（1）0010
（2）0100
（3）0011
（4）0100
只有（1）与0010匹配，故答案是（1）

4-32 以下地址中的哪一个地址2.52.90。140匹配？请说明理由。

这里的解题步骤跟31题大同小异，这里不一一列举了。

4-32

4-34 与下列掩码相对应的网络前缀各有多少位？

（1）192.0.0.0；
（2）240.0.0.0；
（3）255.254.0.0；
（4）255.255.255.252。

答案：
（1）192 = 11000000，故网络前缀有2位
（2）有4位
（3）有15位
（4）有30位

4-35 已知地址块中的一个地址是`140.120.84.24/20`。试求这个地址块中的最小地址和最大地址。地址掩码是什么？地址块中共有多少个地址？相当于多少个C类地址？

140.120.84.24 = 140.120.(0101 0100).24

（1）最小地址就是主机号全0：140.120.01010000.0

（2）最大地址就是主机号全1：140.120.01011111.255

（3）地址掩码：255.255.240.0

（4）地址数：2^12 = 8*8*8*8 = 4096

（5）相当于C类地址的数量：16。
解析：这个地址包含了2^20个地址，有2^8个C类地址/24，
2^8 * 2^n = 2^12，n = 4，2^n就是C类地址的数量

4-37 某单位分配到一个地址块`136.23.12.64/26`。现在需要进一步划分为`4`个一样大的子网。试问:

 （1）每一个子网的网络前缀有多长？
 （2）每一个子网中有多少个地址？
 （3）每一个子网的地址是什么？
 （4）每一个子网可分配给主机使用的最小地址和最大地址是什么？

（1）子网的网络前缀长度：28
（2）16（2^4）
（3）地址块也叫地址池，因为我们已经知道每个子网的地址数有16个，
所以从136.23.12.64开始，每16个分成一组地址池 -->
136.23.12.64 - 136.23.12.79
136.23.12.80 - 136.23.12.95
136.23.12.96 - 136.23.12.111
136.23.12.112 - 136.23.12.127

（4）由（3）可知
136.23.12.64/28
136.23.12.80/28
136.23.12.96/28
136.23.12.112/28

got

可容纳主机数：2^(借位中"0"的个数)
可用地址数：可容纳主机数-2（回环地址、广播地址）
可容纳子网数：2^(借位中的"1"的个数)

4-44 什么是VPN？VPN有什么特点和优缺点？VPN有几种类别？

（1）虚拟专用网络，即在公共网络上，人为的建立一条数据通信的隧道，让数据包通过这条虚拟隧道来进行数据的传递。

（2）

优点
- 减少运营成本以及降低远程用户的连接成本。
- 保证数据的安全性
- 对用户的接入具有很强的扩展性
- 为用户的远程办公减少成本。
缺点
- 技术要求高。
- 虚拟专用网在与无线设备一起使用时会产生安全风险。

（3）VPN 的类型按实用技术不同又分为以下类别pptp vpn ,l2tp vpn ,ipsec vpn, ssl vpn ,mpls vpn等等

4-45 什么是NAT? NAPT有哪些特点？NAT的优点和缺点有哪些？

（1）NAT就是在内部专用网络中使用内部地址(不可路由)，而当内部节点要与外界网络发生联系时，就在边缘路由器或者防火墙处，将内部地址替换成全局地址，即可路由的合法注册地址，从而在外部公共网上正常使用，其具体的做法是把IP包内的地址域用合法的IP地址来替换。

（2）特点

将内部连接映射到外部网络中的一个单独的IP地址上，同时在该地址上加上一个由NAT设备选定的TCP端口号。

（3）优缺点

NAT的优点
- 节省公有合法IP地址
- 处理地址交叉
- 增强灵活性
- 安全
NAT的缺点
- 延迟增大
- 配置和维护的复杂性
- 不支持某些应用

（4）NAT与NAPT的区别

什么是NAT？ NAT的基本工作原理是，当私有网主机和公共网主机通信的IP包经过NAT网关时，将IP包中的源IP或目的IP在私有IP和NAT的公共IP之间进行转换。

什么是NAPT？ 由于NAT实现是私有IP和NAT的公共IP之间的转换，那么，私有网中同时与公共网进行通信的主机数量就受到NAT的公共IP地址数量的限制。为了克服这种限制，NAT被进一步扩展到在进行IP地址转换的同时进行Port的转换，这就是网络地址端口转换NAPT（Network Address Port Translation）技术。

NAPT与NAT的区别在于，NAPT不仅转换IP包中的IP地址，还对IP包中TCP和UDP的Port进行转换。这使得多台私有网主机利用1个NAT公共IP就可以同时和公共网进行通信。（NAPT多了对TCP和UDP的端口号的转换）

【答案】计网第四章_网络层