Computer Networking——network layer QA

1.网络层向上提供的服务有哪两种？是比较其优缺点。

答：网络层向运输层提供 “面向连接”虚电路（Virtual Circuit）服务，或“无连接”数据报服务。

前者的优点是预约了双方通信所需的一切网络资源，可以保证可靠通信的实现，即分组可以不失序不重复地到达终点；缺点是路由器（电信网的交换机）复杂，网络成本高。

后者在设计上的核心理念是尽最大努力交付，因此差错控制的工作都交给上层处理。其他优缺点部分和前者正好相反。

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。

（上面提到的也是IP层和运输层的核心了）

3.作为中间设备，转发器、网桥、路由器和网关有何区别？

中间设备又称为中间系统或中继(relay)系统。
物理层中继系统：转发器(repeater)。
网络层中继系统：路由器(router)。
网桥和路由器的混合物：桥路器(brouter)。

网关（网络层以上）：仅用于两个高层协议不同的网络互连。网关既可以用于广域网互连，也可以用于局域网互连。网关是一种充当转换重任的计算机系统或设备。使用在不同的通信协议、数据格式或语言，甚至体系结构完全不同的两种系统之间，网关是一个翻译器。与网桥只是简单地传达信息不同，网关对收到的信息要重新打包，以适应目的系统的需求。

4.试简单说明下列协议的作用：IP、ARP、RARP、ICMP和IGMP。

IP（Internet protocol，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。
ARP（address resolution protocol 地址解析协议）：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。
RARP（reverse address resolution protocol）：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。
ICMP（Internet control message protocol 网际控制报文协议）：提供差错报告和询问报文，以提高IP数据交付成功的机会
IGMP（Internet group management protocol 网际组管理协议）：用于探寻、转发本局域网内的组成员关系。

5.IP地址分为几类？各如何表示？IP地址的主要特点是什么？

分为ABCDE5类，其中D类为多播地址，E类为保留地址

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）。
A、B、C地址的网络号字段net-id分别为1，2，3字节；主机号字段host-id分别为3字节、2字节、1字节。

特点（简要概括如下）：

IP 地址管理机构在分配 IP 地址时只负责分配网络号，简化了管理
路由器在存储转发表时，只需要根据网络号字段进行存储，压缩了空间
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。比如路由器至少有两个不同的IP地址，因为其连接了不同的网络
同一个局域网内的主机，他们的网络号字段是相同的

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？

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，IP地址给予逻辑域的划分、不受硬件限制。

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。
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。

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地址方案与网络的地理分布无关

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

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
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

(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？
答：有效，但不推荐使用

(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？
答：194.47.20.129 因为IP地址的最前两位是110，所以这是C类地址

(7)C类网络使用子网掩码有无实际意义？为什么？
答：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应减少.

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，会引起重复和多余。

好处是这样做可以加快分组的转发，坏处是数据部分出现差错时不能及早发现。

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：重传机制由上层（运输层）执行。不采用CRC简化解码计算量，提高路由器的吞吐量

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：数据链路层一般要限制每次发送数据帧的最大长度。任何时候IP层接收到一份要发送的IP数据报时，它要判断向本地哪个接口发送数据（选路），并查询该接口获得其MTU。IP把MTU与数据报长度进行比较，如果需要则进行分片。

数据报长度用IP数据报首部中的总长度字段来表示。

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。试比较这两种方法的优劣。

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）

17.一个3200位长的TCP报文传到IP层，加上160位的首部后成为数据报。下面的互联网由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1200位。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见的数据）?

答：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，即每个IP数据片的数据部分小于（1200-160(bit)），由于片偏移是以8字节即64bit为单位的，所以分片的数据部分应为64bit的整数倍。IP数据片的数据部分最大不超过1024bit，这样3200bit的报文要分4个数据片，所以第二个局域网向上传送的比特数等于（3200+4×160），共3840bit

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？

答：因为数据链路层是不使用IP地址的，无需ARP协议数据链路层本身即可正常运行。ARP为网络层服务。

（2）试解释为什么ARP高速缓存每存入一个项目就要设置10~20分钟的超时计时器。这个时间设置的太大或太小会出现什么问题？

答：考虑到IP地址和Mac地址均有可能是变化的（更换网卡，或动态主机配置）10－20分钟更换一块网卡是合理的。超时时间太短会使ARP请求和响应分组的通信量太频繁，而超时时间太长会使更换网卡后的主机迟迟无法和网络上的其他主机通信。

（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）。

在源主机的ARP高速缓存中已经有了该目的IP地址的项目；源主机发送的是广播分组；源主机和目的主机使用点对点链路。

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。

20.路由表中给定目的网络，子网掩码和下一跳接口，根据给出的分组目的地址求下一跳接口。

做法：将目的地址和子网掩码相与，再同目的网络比较是否相同。

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？

片偏移以8字节为单位，MF表示后面是否还有分片

23.分两种情况（使用子网掩码和使用CIDR）写出因特网的IP成查找路由的算法。

子网掩码：就是普通按顺序查询，先对路由器直接相连的网络进行检查；如果匹配不成功，看路由器是否要到目的地址的特定路由；如果没有，查找路由表；如果路由表中无匹配，则发送到默认路由；如果此时分组仍不能转发出去，就报告分组转发失败。

CIDR：最长前缀匹配原则，二叉搜索树

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

以（1）为例，要得到两个A类子网，说明子网号的位数为2，因为2的2次方减去2为2。而A类的网络号为8位。所以子网掩码的前十位为1。所以子网掩码为25.192.0.0

25.以下有4个子网掩码。哪些是不推荐使用的？为什么？

连续的0和连续的1才是推荐使用的

26.有如下的4个/24地址块，试进行最大可能性的聚合。
212.56.132.0/24
212.56.133.0/24
212.56.134.0/24
212.56.135.0/24
答：212=（11010100）2，56=（00111000）2
132=（10000100）2， 133=（10000101）2
134=（10000110）2， 135=（10000111）2
所以共同的前缀有22位，即11010100 00111000 100001，聚合的CIDR地址块是：212.56.132.0/22

表中没有下一跳地址的目的网址，是和该路由器直接相连的网络。

下一跳地址，都是各个路由器的地址。

29.一个自治系统有5个局域网，其连接图如图4-55示。LAN2至LAN5上的主机数分别为：91，150，3和15.该自治系统分配到的IP地址块为30.138.118/23。试给出每一个局域网的地址块（包括前缀）。

答：规则是先分配主机数比较大的局域网地址块。

用二叉搜索树来分配非常棒了，可以保证前缀都不一样！只要在不同的叶子节点上就可以！

类似的题型还有书中第30题。

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？

子网掩码的长度是20，也就是说还有12位用来存储主机号。
地址掩码是‭10001100‬‭01111000‬0101
地址块中共有4096个地址
相当于16个C类地址（因为C类地址的网络号是24位，相当于把24位填满有几种情况）

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）每个子网前缀28位。
（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。

38.IGP和EGP这两类协议的主要区别是什么？

IGP：内部网关协议，在自治系统内部使用的路由协议，只关心本自治系统内如何传送数据报，与互联网中其他自治系统使用什么协议无关；力求最佳路由
EGP：外部网关协议，在不同自治系统便捷使用的路由协议不关心AS内部使用何种协议；力求较好路由（不兜圈子）

39.试简述RIP，OSPF和BGP路由选择协议的主要特点。

RIP只和相邻路由器交换信息，而OSPF使用洪泛法和所有路由器交换信息，使用OSPF，所有路由器最终都能建立一个完整的全网的链路数据状态库。而RIP中的路由器不知道全网的拓扑结构。

40.RIP使用UDP，OSPF使用IP，而BGP使用TCP。这样做有何优点？为什么RIP周期性地和临站交换路由器由信息而BGP却不这样做？

RIP只和邻站交换信息，使用UDP无可靠保障，但开销小，可以满足RIP要求； OSPF使用可靠的洪泛法，直接使用IP，灵活、开销小；
BGP需要交换整个路由表和更新信息，TCP提供可靠交付以减少带宽消耗；
RIP使用不保证可靠交付的UDP，因此必须不断地（周期性地）和邻站交换信息才能使路由信息及时得到更新。但BGP使用保证可靠交付的TCP因此不需要这样做。

路由选择算法两题

43.IGMP协议的要点是什么？隧道技术是怎样使用的？

IGMP可分为两个阶段：
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。
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。

44.什么是VPN？VPN有什么特点和优缺点？VPN有几种类别？

1、什么是VPN？
答：VPN的英文全称是“Virtual Private Network”，翻译过来就是“虚拟专用网络”。顾名思义，虚拟专用网络可以把它理解成是虚拟出来的企业内部专线。

2、VPN有什么特点和缺点

答：优点：与传统的广域网相比，虚拟专用网能够减少运营成本以及降低远程用户的连接成本。此外，虚拟专用网固定的通讯成本有助于企业更好地了解自己的运营开支。虚拟专用网还能够提供低成本的全球网络机会。

缺点：基于互联网的虚拟专用网的可靠性和性能不在企业的直接控制之下。机构必须依靠提供虚拟专用网的互联网服务提供商保持服务的启动和运行。这个因素对于与互联网服务提供商协商一个服务级协议，从而创建一个保证各种性能指标的协议，是非常重要的。

优点：虚拟专用网提供一个高水平的安全，使用高级的加密和身份识别协议防止数据被窥探，防止数据窃贼和其它非授权的用户窥探数据。

缺点：企业创建和部署一个虚拟专用网并不是非常容易。这个技术需要对网路和安全问题有高水平的理解以及认真地规划和配置。因此，选择一个互联网服务提供商处理更多的具体的运营问题是一个好主意。

优点：设计良好的宽带虚拟专用网是模块化的和伸缩性的。虚拟专用网技术能够让应用者使用容易设置的互联网基础设施，允许迅速地和方便地向这个网络增加新用户。这个能力意味着企业不必增加额外的基础设施就能够提供大量的网络容量和应用。

缺点：不同厂商的虚拟专用网产品和解决方案并不是总是相互兼容的，因为许多厂商不愿意或者没有能力遵守虚拟专用网技术标准。因此，设备的混合搭配可能引起技术难题。另一方面，使用一家供应商的设备也许会增加成本。

优点：虚拟专用网能够让移动员工、远程办公人员、业务合作伙伴和其他人利用本地可用的、高速宽带接入技术访问公司的网络，如DSL、线缆和wifi等技术。此外，高速宽带连接为连接远程办公室提供一个节省成本的方法。

缺点：虚拟专用网在与无线设备一起使用时会产生安全风险。接入点之间的漫游特别容易出现问题。当用户在接入点之间漫游的时候，任何依靠高水平加密的解决方案都会被攻破。幸运的是有一些第三方解决方案能够解决这个缺陷。

3、VPN有几种类别?

答：按实用技术不同又分为以下类别

pptp vpn ,l2tp vpn ,ipsec vpn, ssl vpn ,mpls vpn .QVM VPN等等

45.什么是NAT?NAT有哪些特点？NAT的优点和缺点有哪些？NAT的优点和缺点有哪些？

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

Computer Networking——network layer QA相关推荐

Computer Networking—— physical layer QA
2-01 物理层要解决哪些问题? 物理层的任务是传输数据比特流. 物理层的作用是尽可能地屏蔽掉传输媒体和通信手段的差异,使得物理层上面的数据链路层感觉不到这些差异.(分层之间的独立性,灵活性) 2-0 ...
计算机网络(Computer Networking)基础知识--第一章--计算机网络和因特网
-> 第二章–应用层第一章计算机网络和因特网(Computer Networks and Internet) 首先在这里再次声明一下,本系列博客内容参考北京交通大学软件学院计算机网络课程的教 ...
解决谷歌的but your computer or network may be sending automated queries
访问谷歌数据(如论文,地图瓦片等)时,如果采用了程序频繁请求的方式,在一定请求数量后,就会触发谷歌的自动保护机制. 出现: Sorry... We're sorry... ... but your c ...
计算机网络笔记Part4 网络层（Network Layer）
本人计算机网络笔记总目录计算机网络笔记Part1 概述计算机网络笔记Part2 物理层(Physical Layer) 计算机网络笔记Part3 数据链路层(Data Link Layer) 计算 ...
【计算机网络-自顶向下】4—Network Layer: Data Plane网络层：数据平面（概述、路由器工作原理、IPv4、DHCP、IPv6）
4 Network Layer:Data Plane网络层:数据平面 ⭐⭐⭐⭐⭐⭐ Github主页
计算机网络笔记（油管FreeCodeCamp）Computer Networking
一.Intro to Network Devices (part 1)网络设备介绍1 layer 1 devices (第一层/物理层设备): modem: 将从计算机发出的电子信号转为电话线传送的模 ...
Computer Networking A Top-Down Approach 笔记（一）
Devices--hosts or end systems End systems are connected together by a network of communication links ...
在lasagne中自定义层，实现highway network layer
一.自定义lasagne层比如我要定义一个Highway network层(关于highway network的知识在网上有很多) 1)首先需要继承lasagne的基础层: 可以看到,自定义 ...
Introduction to Computer Networking学习笔记（十五）：Queue Model 包交换中的缓冲模型
本章知识点比较零散,因此一篇文章进行总结,并且不具有连贯性,仅记录自己认为有价值的内容. 将较大的包拆分为小包进行传输,可以减小端对端延迟,原因如下图: 数据传输时,突发大量的数据包会增加延迟,简单周 ...
网络7层协议详解——Network layer protocol
OSI是一个开放性的通行系统互连参考模型,他是一个定义的非常好的协议规范.OSI模型有7层结构,每层都可以有几个子层.下面我简单的介绍一下这7层及其功能. OSI的7层从上到下分别是 7 应用层 6 ...

Computer Networking——network layer QA

Computer Networking——network layer QA相关推荐

最新文章

热门文章