第5章网络层习题

1、9计算机网络（第2版）习题 5.1 用一句话概述网际层提供什么样的网络服务。答：为实现端到端的传递，网络层主要提供在物理链路之间临时建立联系的线路交换服务和选择数据报传输的最佳路径的路由选择服务。5.2 IPv4的地址包括哪几个字段？分为几类？用户使用哪几类？画图表示它们的结构。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地址网络号字段是什么？是几类的？答：（1）IPv4的地址是32位长，由4个分段的十进制组成。由网络号（网络ID）和主机号（主机ID）两部分构成。IPv4定义的IP地址是32比特长度的二级地址，包括3个字段：类别字段,网络号字段,主机号字段.(2) IP

2、地址分为A，B，C，D，E五类，其中D为多播地址，E类保留今后使用。(3) 用户使用的是A，B，C三类，称为基本类。(4)（5） 一般A类地址分配给大规模的网络，C类地址分配给254台主机以下的小规模网络，B类地址介于两者之间。（6） IP地址使用点分十进制记法。（7） 校园网网络号字段是10，属于A类5.3 说出特殊形式的IP地址及其意义。答：（1）0.0.0.0 严格说来，0.0.0.0已经不是一个真正意义上的IP地址了。它表示的是这样一个集合：所有不清楚的主机和目的网络。这里的“不清楚”是指在本机的路由表里没有特定条目指明如何到达。对本机来说，它就是一个“收容所”，所有不认识的

3、“三无”人员，一律送进去。如果你在网络设置中设置了缺省网关，那么Windows系统会自动产生一个目的地址为0.0.0.0的缺省路由。     （2）255.255.255.255  限制广播地址。对本机来说，这个地址指本网段内(同一广播域)的所有主机。如果翻译成人类的语言，应该是这样：“这个房间里的所有人都注意了！”这个地址不能被路由器转发。     （3）127.0.0.1  本机地址，主要用于测试。用汉语表示，就是“我自己”。在Windows系统中，这个地址有一个别名“Localhost”。

4、寻址这样一个地址，是不能把它发到网络接口的。除非出错，否则在传输介质上永远不应该出现目的地址为“127.0.0.1”的数据包。    （4）224.0.0.1 组播地址，注意它和广播的区别。从224.0.0.0到239.255.255.255都是这样的地址。224.0.0.1特指所有主机，224.0.0.2特指所有路由器。这样的地址多用于一些特定的程序以及多媒体程序。如果你的主机开启了IRDP(Internet路由发现协议，使用组播功能)功能，那么你的主机路由表中应该有这样一条路由。     （5）169.254.

5、x.x 如果你的主机使用了DHCP功能自动获得一个IP地址，那么当你的DHCP服务器发生故障，或响应时间太长而超出了一个系统规定的时间，Wingdows系统会为你分配这样一个地址。如果你发现你的主机IP地址是一个诸如此类的地址，很不幸，十有八九是你的网络不能正常运行了。     （6）10.x.x.x、172.16。x。x172.31。x。x、192.168。x。x 私有地址，这些地址被大量用于企业内部网络中。一些宽带路由器，也往往使用192.168.1.1作为缺省地址。私有网络由于不与外部互连，因而可能使用随意的IP地址。保留这样的

6、地址供其使用是为了避免以后接入公网时引起地址混乱。使用私有地址的私有网络在接入Internet时，要使用地址翻译(NAT)，将私有地址翻译成公用合法地址。在Internet上，这类地址是不能出现的。 5.4 如果没有进行子网划分，A、B和C类IP地址的子网掩码各是什么？答：A类为255.0.0.0,B类为255.255.0.0,C类为255.255.255.0 5.5 某单位的网络使用B类IP地址166.15.0.0，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s

7、ubnet id最小的子网上host id最小和最大的主机的IP地址。答：子网号应该取5位，子网掩码应该是255.255.248.0，可以划分出32个子网。每个子网最多包括2046台计算机。 子网号最小的子网为166.15.0.0/255.255.248.0，其中最小的主机IP地址是166.15.0.1，最大的主机IP地址是166.15.7.254。用二进制表示这两个地址为10100110.00001111.00000000.00000001 10100110.00001111.00000111.111111105.6 一个A类IP网络17.0.0.0，欲划分为6个子网，子网掩码应该是什么？给

8、出每个子网的IP地址的范围。答：A 类网络的标准掩码为8位，即255.0.0.0 ，如果不用VLSM的方法是不能只划分6个子网，必须划分8个子网使用其中的6个。 划分完后的掩码长度为11位，即255.224.0.0，每个子网的IP范围如下： 17.0.0.0/11-17.31.255.255/11 17.32.0.0/11-17.63.255.255/11 17.64.0.0/11-17.95.255.255/11 17.96.0.0/11-17.127.255.255/11 17.128.0.0/11-17.159.255.255/1117.160.0.0/11-17.191.255.255

9、/11 17.192.0.0/11-17.223.255.255/11 17.224.0.0/11-17.255.255.255/115.7 ARP进行的是哪两种地址的转换？ ARP如何进行地址的转换？它采取了哪些措施提高地址转换的效率？ 答：（1）ARP进行的是IP地址到物理地址的转换。 （2） 检查ARP高速缓存表。 若地址不在表中，就向网上发送广播，具有该ip地址的目的站用其MAC地址 作为响应。 （3）提高ARP的措施： 使用ARP缓存。 在ARP请求报文中叶放入源站IP地址和物理地址的映射，以免目标机紧接着为解析源站的物理地址而在进行一次动态绑定操作。 源站在广播自己的地址映射时，网

10、上所有主机都将它存入自己的ARP缓存。 新的主机入网时，主动广播自己的地址映射，一面其他主机对他运行ARP。5.8 IP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？答：IP数据报首部的定长域长度是20字节，最大首部长度是60字节，除定长域长度20字节，选项的最大长度是40字节。IP数据报的总长字段指示整个自拍数据报的长度，包括包头长度和数据区长，字节为单位。总长度为16比特，所以，IP数据报最长可达65535字节，IP数据报可携带的数据长度最大为65535减去（20-60）字节的首部长度。5.9 IP对数据报的什么部分进行差错校验？其优、缺点是什么

11、？IP在什么结点进行差错校验？为什么？答：IP只对数据报的首部进行检验，而不对数据区进行检验，这种做法的优点是可以节约路由器处理每一个数据报的时间，提高IP层的树立效率，但缺点是他给高层软件遗留下了数据不可靠的问题，增加了高层协议的处理负担。不同的高层协议可以根据具体情况，选择自己的数据检验方法，也可以不再校验。在数据传输的路径上，每经过一个节点都要冲刺年计算报头校验和，因为数据报报头的生存时间，标志片偏移等字段再转发过程中可能发生变化。5.10 IP如何进行数据报传输延迟监控？ 答：有两种情况会发送超时报文：当一个路由器将一个数据报的生存周期字段减到零时，路由器就会丢失这一IP数据报，并发送

12、一个超时报文；另外，在一个IP数据报的所有端到达之前，如果重组计时器到时了，则主机会发送一个超时报文。5.11 什么是最大传输单元MTU? IP数据报传输中为什么要进行分片与重组？分片在何处进行？重组在何处进行？答:MTU，最大传输单元（Maximum Transmission Unit，MTU）是指一种通信协议的某一层上面所能通过的最大数据报大小（以字节为单位）。 IP数据报在互联网上传输的时候，它可能要跨越多个不同种类的异构网络，在IP层下面有各种各样的异构网络，即各种各样的数据链路层，每一个数据链路层都有其自己的特定帧格式，每一种帧格式所能容纳的数据量是不一样的。 每种网络都规定了最大传

13、输单元（），一个数据报的长度只有小于或者等于一个网络的，才能在这个网络上传输。而数据报的长度远大于，远大于大多数物理网络的，因此协议需要一种分段机制，把一个大的数据报分成若干个小的分段进行传输，最后达到目的地再重新组合成原来的样子，即数据传输中的分片和重组。分片可以源地址和中间路由器中继续分片；但是重组只能再能在目的主机中进行。5.12 最基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？叙述基本的数据报转发流程。答：最基本的路由表有四个重要字段：目的网络地址，子网掩码，下一跳地址和发送接口。数据转发机制：当路由器转发一个包时，它会在路由表上查找目的网络地址，如果发现存在匹配的项，就将

14、数据包从路由器中该项所指示的转发到下一跳地址，下一跳地址就是数据应该被发送到的下一个路由器，如果没有找到与之匹配的项，路由器就会丢弃这个数据包。基本的数据报转发流程：当路由器转发一个包时，它会在路由表上查找目的网络地址，如果发现存在匹配的项，就将数据包从路由器中该项所指示的转发到下一跳地址，下一跳地址就是数据应该被发送到的下一个路由器，如果没有找到与之匹配的项，路由器就会丢弃这个数据包。把数据报的目的地址与路由器中的子网掩码进行与运算，判断其结果是否与相应路由表项的目的子网地址相等，如果相等，则根据路由表中的响应表项转发该数据，如果没有相等的项，则丢弃该数据。5.13 设路由器R的不完整的路由

15、表如下: 序号目的网络子网掩码下一跳转发端口1166.15.64.0255.255.240.0R1端口1Port 22166.15.16.0255.255.240.0直接交付Port 13166.15.32.0255.255.240.0直接交付Port 24166.15.48.0255.255.240.0直接交付Port 350.0.0.0 (默认路由)0.0.0.0R2端口2Port 1 现路由器R收到下述分别发往6个目的主机的数据报: H1 : 20.134.245.78 , H2 : 166.15.64.129 , H3 : 166.15.35.72 , H4 : 166.15.31.1

16、68 ，H5 : 166.15.60.239， H6 : 192.36.8.73。请回答下列问题: （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） 假如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） 到目的主机H1 H5的下一跳是什么？（如果是直接交付写出转发端口）答：（1）路由表中序号14的目的网络属于B类网络，它们是由166.15.0.0划分的子网。（2）R1端口1和R2端口2的IP地址分别连接在网络166.15.32.0和166.15.16.0上，它们的IP地址分别为：166.15.32.5和166.15.

17、16.5.（3）到目的主机H1H6的下一跳分别 是：H1:166.15.16.5; H2：166.15.32.5；H3：直接交付，R的端口2； H4：直接交付，R的端口1；H5：直接交付，R的端口3； H6：166.15.16.5.5.14 ICMP报文如何传输？简述ICMP在TCP/IP体系中的地位？答：ICMP 报文是封装在IP数据报的数据部分中进行传输的，包含ICMP报文的IP数据报报头的“协议”域标记为“1”，指明是ICMP报文。虽然ICMP报文像TCP和UDP一样是由IP数据报传输的，但ICMP并不是比IP更高层的协议，ICMP软件只是作为整个IP软件的一个模块而存在。在协议层次结构

18、中，ICMP的差错和控制信息传输只是解决网际层中的一类特殊问题，它不能构成上层协议赖以存在的基础，在概念上并不能构成一个独立的层次，它只作为IP的一部分，每个IP实现中都应该包含它。5.15 ICMP差错报告的特点是什么？简要介绍主要差错报告报文。答：ICMP差错报告不享受特别优先权和可靠性，作为一般数据传输；ICMP差错报告数据中除了包含故障IP数据报包头外，还包含故障IP数据报数据区的前64位数据；ICMP差错报告是伴随着抛弃出错Ip数据报而产生的；IP软件一旦发现传输错误，它首先把出错报文抛弃，然后调用ICMP向源主机报告出错信息。主要差错报文：终点不可达当路由器检测到数据报无法传递到目

19、的地时,向创建数据报的源主机发出终点不可达报文。这类报文分为：网络不通(如路由器故障),目的主机连不通(没开机),协议不可达、端口不可达等共15种不同的情况,用不同代码表示。源点抑制当路由器/主机收到太多的数据报以致来不及处理时,在丢弃所收数据报的同时,向创建数据报的源主机发送源点抑制报文。 使源点知道应当把数据报的发送速率放慢。时间超过有两种情况需要发送超时报文:1.路由器把数据报的生存时间减至零时,路由器丢弃数据报,并向源主机发送时间超过报文；2.当终点在预先规定的时间内不能收到一个数据报的全部数据报分片时, 就把已收到的数据报片全部丢弃, 并向源点发送时间超

20、过报文;参数问题当路由器/目的主机收到的数据报的首部有的字段的值不正确时, 就丢弃该数据报, 并向源点发送参数问题报文;改变路由(重定向)当一个源主机创建的数据报发至某路由器,该路由器发现数据报应该选择其他路由时,则向源主机发送改变路由报文。改变路由的报文能指出网络或特定主机的变化,一般发生在一个网络连接多路由器的情况下.5.16 ICMP主要有哪些控制报文？它们的功能是什么？答：回送请求和回答报文, 时间戳请求和回答报文, 掩码地址请求和回答报文, 路由器询问和通告报文;常用的ICMP询问报文有两种,即：    

21、1)回送请求和回答: ICMP回送请求报文是由主机或路由器向一个特定的目的主机发出的询问。收到此报文的主机必须给源主机或路由器发送ICMP回送回答报文。这种询问报文用来测试目的站是否可达以及了解其有关状态(Ping实现机制)。    2)时间戳请求和回答: ICMP时间戳请求报文是请某个主机或路由器回答当前的日期和时间。在ICMP时间戳回答报文中有一个32位的字段,其中写入的整数代表从1900年1月1日起到当前时刻一共有多少秒。时间戳请求与回答可用来进行时钟同步和测量时间。5.17 已知网络拓扑和各链路长度如下图所示，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