计算机网络(第7版 谢希仁)第四章课后习题答案

这是我的老师在上课时候画出来的几道题,因为第三章和第四章的题目实在是太多了,但是这两章是最重要的(分为两篇,这里是第四章),所以这里我分享一下这两章一些题目的答案和有一些我的做法,其中因为编排的时候不能使用颜色,所以有一些题目例如计算题就用图片方式上传了。这章的计算题特别的多,大家慢慢看吧

4-1.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( VirtualCircuit )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。

4-2.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?
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

4-3.作为中间设备,转发器、网桥、路由器和网关有何区别?
答:
1.中间设备又称为中间系统或中继(relay)系统。
2.物理层中继系统:转发器(repeater)。
3.数据链路层中继系统:网桥或桥接器(bridge)。
4.网络层中继系统:路由器(router)。
5.网桥和路由器的混合物:桥路器(brouter)。
6.网络层以上的中继系统:网关(gateway)。

4-4.试简单说明下列协议的作用:IP、ARP、RARP和ICMP。
答:
1.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。
2.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。
3.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。
4.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
5.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。

4-5.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;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。
(2)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。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。

4-7.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:
1.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。
2.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、不受硬件限制。

4-8.IP地址方案与我国的电话号码体制的主要不同点是什么?
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。而电话号码反映有关电话的地理位置的信息,同一地域的电话号码相似。
注:我国电话号码体制是按照行政区域划分的层次结构,同一地域的电话号码有相同的若干位前缀。号码相近的若干话机,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。

4-9.(1)子网掩码为255.255.255.0代表什么意思?
有三种含义

  1. 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。
    2.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。
    3.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?
255.255.255.248即11111111.11111111.11111111.11111000. 每一个子网上的主机为(2^3)=8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?
1.A类网络:11111111 11111111 11111111 00000000,给定子网号(16位“1”)则子网掩码为255.255.255.0
2.B类网络 11111111 11111111 11111111 00000000,给定子网号(8位“1”)则子网掩码为255.255.255.0但子网数目不同
3.子网掩码相同,均为24位,255.255.255.0/24;但子网数目不同。
4.16位子网号的A类网络有2^16 - 2 = 65534个子网(除去全0全1的子网号);
5.8位子网号的B类网络有2^8 - 2 = 254个子网

(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?
(240)10=(128+64+32+16)10=(11110000)2 Host-id的位数为4+8=12,因此,最大主机数为: 2^12-2=4096-2=4094
11111111.11111111.11110000.00000000 主机数2^12-2(即把240写成二进制)

(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?
是 11111111 11111111 00000000 11111111

(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?
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 (十进制)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F(十六进制)
(12x16+2).(2x16+15).(1x16+4).(8x16+1) 即194.47.20.129
1.A类网络的IP地址范围为1.0.0.1-127.255.255.254;
2.B类网络的IP地址范围为:128.1.0.1-191.255.255.254;
3.C类网络的IP地址范围为:192.0.1.1-223.255.255.254。
所以是C类地址。

(7)C类网络使用子网掩码有无实际意义?为什么?
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

(2)和(5)是A类,(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,从前,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。

4-15.什么是最大传送单元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,即数据报片通过一个网络就进行一次组装。是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3200bit长的TCP报文传到IP层,加上160bit的首部后成为数据报。下面的互联网有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帧中的数据部分只有1200bit。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得见的数据)?
答: 因为分片必须以8字节为单位,使用字节单位进行计算
IP数据报长度为:20+400 B (160bit首部+3200bit数据) 
第二个局域网数据帧中的数据部分能容纳150B(120bit), 去掉20B(160bit)的分片首部,每片数据长度用8个字节为单位,最多128B (1024bit)。(这是因为去掉首部后的数据为130B,而816=128 < 130 < 817=136,所以最多就是128B)
原IP数据报应分成4片(因为128+128+128+16=400,所以是4片)。最后一片数据长度是400-1283=16B,第二个局域网向其上层要传送数据量是4个头部+原来的数据=(420+400)B=480B=3840bit。

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?
答:6 次,主机用一次,每个路由器各使用一次。

*4.20.设某路由器建立了如下路由表:
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,其目的地址分别为:
(1)128.96.39.10
(2)128.96.40.12
(3)128.96.40.151
(4)192.153.17
(5)192.4.153.90
试分别计算其下一跳。

(1)分组的目的站IP地址为:128.96.39.10。
先与子网掩码255.255.255.128相与,得128.96.39.0,可见该分组经接口0转发。
(2)分组的目的IP地址为:128.96.40.12。
与子网掩码255.255.255.128相与得128.96.40.0,不等于128.96.39.0。
与子网掩码255.255.255.128相与得128.96.40.0,经查路由表可知,该项分组经R2转发。
(3)分组的目的IP地址为:128.96.40.151,
与子网掩码255.255.255.128相与后得128.96.40.128,
与子网掩码255.255.255.192相与后得128.96.40.128,经查路由表知,该分组转发选择默认路由,经R4转发。
(4)分组的目的IP地址为:192.4.153.17。
与子网掩码255.255.255.128相与后得192.4.153.0。
与子网掩码255.255.255.192相与后得192.4.153.0,经查路由表知,该分组经R3转发。
(5)分组的目的IP地址为:192.4.153.90,
与子网掩码255.255.255.128相与后得192.4.153.0。
与子网掩码255.255.255.192相与后得192.4.153.64,经查路由表知,该分组转发选择默认路由,经R4转发。

4.21某单位分配到一个B类IP地址,其中net-id为129.250.0.0.该单位有4000台机器,分布在16个不同的地点。如选用子网掩码为255.255.255.0,试给每一个地点分配一个子网掩码号,并算出每个地点主机号码的最小值和最大值。
答:4000/16=250,平均每个地点250台机器。如选255.255.255.0为掩码,则每个网络所连主机数=2^8-2=254 >250,共有子网数=2^5-2=30 > 16,(这里16其实就相当于子网数目)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: 00000001 129.250.1.0 129.250.1.1—129.250.1.254
2: 00000010 129.250.2.0 129.250.2.1—129.250.2.254
3: 00000011 129.250.3.0 129.250.3.1—129.250.3.254
4: 00000100 129.250.4.0 129.250.4.1—129.250.4.254
5: 00000101 129.250.5.0 129.250.5.1—129.250.5.254
6: 00000110 129.250.6.0 129.250.6.1—129.250.6.254
7: 00000111 129.250.7.0 129.250.7.1—129.250.7.254
8: 00001000 129.250.8.0 129.250.8.1—129.250.8.254
9: 00001001 129.250.9.0 129.250.9.1—129.250.9.254
10: 00001010 129.250.10.0 129.250.10.1—129.250.10.254
11: 00001011 129.250.11.0 129.250.11.1—129.250.11.254
12: 00001100 129.250.12.0 129.250.12.1—129.250.12.254
13: 00001101 129.250.13.0 129.250.13.1—129.250.13.254
14: 00001110 129.250.14.0 129.250.14.1—129.250.14.254
15: 00001111 129.250.15.0 129.250.15.1—129.250.15.254
16: 00010000 129.250.16.0 129.250.16.1—129.250.16.254

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。

答:86.32/12 86.00100000
下划线上为12位前缀说明第二字节的前4位在前缀中。
给出的四个地址的第二字节的前4位分别为:0010 ,0100 ,0011和0100。因此只有(1)是匹配的。

4-32.以下地址中的哪一个地址2.52.90.140匹配?请说明理由。
(1)0/4;(2)32/4;(3)4/6(4)80/4

答:前缀(1)和地址2.52.90.140匹配
2.52.90.140 0000 0010.52.90.140
0/4 0000 0000
32/4 0010 0000
4/6 0000 0100
80/4 0101 0000
(最长前缀匹配)

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?

答:(1)每个子网前缀28位。(因为需要4个一样的 所以两位二进制即可,2^2)
(2)每个子网的地址中有4位留给主机用,因此共有16个地址。
(3)四个子网的地址块是:
第一个地址块136.23.12.64/28,可分配给主机使用的
最小地址:136.23.12.01000001=136.23.12.65/28
最大地址:136.23.12.01001110=136.23.12.78/28
第二个地址块136.23.12.80/28,可分配给主机使用的
最小地址:136.23.12.01010001=136.23.12.81/28
最大地址:136.23.12.01011110=136.23.12.94/28
第三个地址块136.23.12.96/28,可分配给主机使用的
最小地址:136.23.12.01100001=136.23.12.97/28
最大地址:136.23.12.01101110=136.23.12.110/28
第四个地址块136.23.12.112/28,可分配给主机使用的
最小地址:136.23.12.01110001=136.23.12.113/28
最大地址:136.23.12.01111110=136.23.12.126/28

4.41. 假定网络中的路由器B的路由表有如下的项目(这三列分别表示“目的网络”、“距离”和“下一跳路由器”)
N1 7 A
N2 2 B
N6 8 F
N8 4 E
N9 4 F
现在B收到从C发来的路由信息(这两列分别表示“目的网络”“距离”):
N2 4
N3 8
N6 4
N8 3
N9 5
试求出路由器B更新后的路由表(详细说明每一个步骤)。

答: 路由器B更新后的路由表如下:
N1   7  A    无新信息,不改变
N2   5  C    相同的下一跳,更新
N3   9  C    新的项目,添加进来
N6   5  C    不同的下一跳,距离更短,更新
N8   4  E    不同的下一跳,距离一样,不改变
N9   4  F    不同的下一跳,距离更大,不改变

解析:可以先把B从C收到的信息距离加1
N2 4 5 C
N3 8 9 C
N6 4 5 C
N8 3 4 C
N9 5 6 C
没有收到N1所以N1不变 N1 7 A
N2 5 C之前的下一跳地址也是C所以更新N2 5 C
N3 9 C的N3为新增,所以更新N3 9 C
N6 5 C下一跳地址改变比较距离前面小,不更新 N6 5 C
N8 4 C下一跳地址改变比较距离一样,不更新 N8 4 E
N9 6 C下一跳地址改变比较距离前面小,不更新 N9 4 F

4.42. 假定网络中的路由器A的路由表有如下的项目(格式同上题):
N1 4 B
N2 2 C
N3 1 F
N4 5 G
现将A收到从C发来的路由信息(格式同上题):
N1 2
N2 1
N3 3
N4 7
试求出路由器A更新后的路由表(详细说明每一个步骤)。

答:路由器A更新后的路由表如下:
N1   3  C    不同的下一跳,距离更短,改变
N2   2  C    不同的下一跳,距离一样,不变
N3   1  F    不同的下一跳,距离更大,不改变
N4   5  G    无新信息,不改变
(同上一题)

4.43.IGMP协议的要点是什么?隧道技术是怎样使用的?
答:IGMP可分为两个阶段:
1.第一阶段:当某个主机加入新的多播组时,该主机应向多播组的多播地址发送IGMP 报文,声明自己要成为该组的成员。本地的多播路由器收到 IGMP 报文后,将组成员关系转发给因特网上的其他多播路由器。
2. 第二阶段:因为组成员关系是动态的,因此本地多播路由器要周期性地探询本地局域网上的主机,以便知道这些主机是否还继续是组的成员。只要对某个组有一个主机响应,那么多播路由器就认为这个组是活跃的。但一个组在经过几次的探询后仍然没有一个主机响应,则不再将该组的成员关系转发给其他的多播路由器。隧道技术:多播数据报被封装到一个单播IP数据报中,可穿越不支持多播的网络,到达另一个支持多播的网络。

4-46.试把下列IPv4地址从二进制法转换为点分十进制法
(1)10000001 00001011 00001011 11101111
(2)11000001 10000011 00011011 11111111
(3)11100111 11011011 10001011 01101111
(4)11111001 10011011 11111011 00001111

答:(1)129.11.11.239
(2)193.131.27.255
(3)231.219.139.111
(4)249.155.251.15

4-47.下列IPv4地址是否有错误?如有,请指出。
(1)111.56.045.78
(2)221.34.7.8.20
(3)75.45301.14
(4)11100010.23.14.67

答:(1)在点分十进制记法中不应该有以0开头的数(045)。
(2)IPv4地址不能超过4字节。
(3)每个字节必须小于或等于255,而301超过了这个范围(1111 1111)二进制=(255)十进制
(4)二进制记法和点分十进制激发混合使用是不允许的。

4.49.求下列每个地址的类别。
(1)00000001 00001011 00001011 11101111
(2)11000001 10000011 00011011 11111111
(3) 10100111 11011011 10001011 01101111
(4)11110011 10011011 11111011 000001111

(1)A类 (2)C类 (3)B类 (4)E类

4.50.求下列每个地址的类别
(1)227.12.14.87 (11100011.12.14.87)
(2)193.14.56.22 (11000001.14.56.22)
(3)14.23.120.8 (00001110.23.120.8)
(4)252.5.15.111 (11111100.5.15.111)

答:(1)D类 (2)C类 (3)A类 (4)E类 (同上)
例:227.12.14.87的二进制为 11100011.12.14.87 所以是前四位为1110,所以是D

4.52.已知某网络有一个地址是167.199.170.82/27,问这个网络的网络掩码、网络前缀长度和网络后缀的长度是多少?
答:167.199.170.82/27(167.199.170.01010010)
网络的掩码是255.255.255.242, (11111111.11111111.11111111.11110010)
网络的前缀长度是27,网络的后缀长度是5。

4.56.收到一个分组,其目的地址D=11.1.2.5。要查找的路由表中有这样三项:
路由器1 到达网络11.0.0.0/8
路由器2 到达网络11.1.0.0/16
路由器3 到达网络11.1.2.0/24
试问在转发这个分组时应当选择哪一个路由?

答:根据最长前缀码匹配,应当选择路由3。

4.66.从IPv4过渡到IPv6的方法有哪些?
答:目前,从IPv4过渡到IPv6的方法有3种:兼容IPv4的IPv6地址、双IP协议栈和基于IPv4隧道的IPv6。

总结

希望对一些将要学习或者正在学习计算机网络的同学有帮助,因为我是在文档上面写的,所以尽量截图的都截图了,如果有想要源文档的可以私问我哈!

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