计算机网络原理 谢希仁（第8版）第四章习题答案

4-01 网络层向上提供的服务有哪两种？试比较其优缺点。

4-02 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？

4-03 作为中间设备，转发器、网桥、路由器和网关有何区别？

4-04 试简单说明下列协议的作用：IP、ARP、ICMP。

4-05 IP地址如何表示？

4-06 IP地址的主要特点是什么？

4-07 试说明IP地址与MAC地址的区别，为什么要使用这两种不同的地址？

4-08 IP地址方案与我国的电话号码体制的主要不同点是什么？

4-09 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？

4-10 当某个路由器发现一个IP数据报的首部检验和有差错时，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？

4-11 设IP数据报使用固定首部，其各字段的具体数值如图所示（除IP地址外，均为十进制表示）。试用二进制运算方法计算应当写入到首部检验和字段中的数值（用二进制表示）。

4-12 重新计算上题，但使用十六进制运算方法（每16位二进制数字转换为4个十六进制 数字，再按十六进制加法规则计算）。比较这两种方法。

结果一样

4-13 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？

4-14 在互联网中将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。

4-15 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）?

4-16 （1）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？
（2）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MAC地址）。

4-17 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？

4-18 设某路由器建立了如下路由表： 
前缀匹配------------------------下一跳 
192.4.153.0/26-----------------R3
128.96.39.0/25----------------接口m0 
128.96.39.128/25-------------接口m1 
128.96.40.0/25-----------------R2 
192.4.153.0/26-----------------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）192.4.153.17 
（5）192.4.153.90 
试分别计算下一跳。

4-19 某单位分配到一个地址块为129.250/16。该单位有4000台机器，平均分布在16个不同的地点。试给每一个地点分配一个地址块，并算出每个地址块中IP地址的最小值和最大值。

4-20 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？

4-21 写出互联网的IP层查找路由的算法。

4-22 有如下的4个/24地址块，试进行最大可能的聚合。
212.56.132.0/24
212.56.133.0/24
212.56.134.0/24
212.56.135.0/24

4-23 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。

4-24 已知路由器R1的转发表如下表所示。试画出各网络和必要的路由器的连接拓扑，标注出必要的IP地址和接口，对不能确定的情况应当指明。

4-25 一个自治系统分配到的IP地址块为30.138.118/23，并包含有5个局域网，其连接图如图所示，每个局域网上的主机数分别标注。试给出每一个局域网的地址块。

4-26 一个大公司有一个总部和三个下属部门。公司分配到的网络前缀是192.77.33/24。公司的网络布局如图所示。总部共有5个局域网,其中的LAN1到LAN4都连接到路由器R1上,R1再通过LAN5与路由器R2相连。R2和远地的三个部门的局域网LAN6到LAN8通过广域网相连。每一个局域网旁边表明的字是局域网上的主机数。试给出每一个局域网分配一个合适的网络前缀。

4-27 以下地址块中的哪一个和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)86.68.206.153。

4-28 以下的地址前缀中哪一个地址与2.52.90.140匹配?请说明理由。(1) 0/4;(2)32/4;(3)4/6;(4)80/4。

4-29 以下的地址前缀的哪一个和地址152.7.77.159及152.31.47.252都匹配?请说明理由。(1)152.40/13;(2)153.40/9;(3)152.64/12;(4)152.0/11。

4-30 与下列掩码相对应的网络前缀各有多少位？

4-31 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？

4-32 已知地址块中的一个地址是190.87.140.202/29。重新计算上题。

4-33 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？

4-34 IGP和EGP这两类协议的主要区别是什么？

4-35 试简述RIP，OSPF和BGP路由选择协议得主要特点。

4-36 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？

4-37 假定网络中得路由器B的路由表有如下项目。

现在B收到从C发来的路由信息如下表。

更新后路由表：

4-38 如图所示。假定AS1和AS4运行协议RIP，AS2和AS3运行协议OSPF。AS之间运行程序eBGP和iBGP。目前先假定在AS2和AS4之间没有物理连接(图中的虚线表示这个假定)。

(1)路由器R3c使用哪一个协议知道前缀X(X在AS4中)?
(2)路由器R3a使用哪一个协议知道前缀X？
(3)路由器R1c使用哪一个协议知道前缀X？
(4)路由器R1d使用哪一个协议知道前缀X？

4-39 网络同上题。路由器R1d知道前缀X，并将前缀X写入转发表。
(1)试问路由器R1d应当从接口1还是接口2转发分组？请简述理由。
(2)先假定AS2和AS4之间有物理连接。假定路由器R1d知道到达前缀X可以经过AS2，但也可以经过AS3。试问路由器R1d应当从接口1还是接口2转发分组呢？请简述理由。
(3)现假定有另一个AS5处在AS2和AS4之间。假定路由器R1d知道到达前缀X可以经过路由[AS2,AS5,AS4]，但也可以经过路由[AS3,AS4]。试问路由器R1d应当从接口1还是接口2进行分组转发？请简述理由。

4-40 IGMP协议的要点是什么？隧道技术在多播中是怎样使用的？

4-41 什么是VPN？VPN有哪些特点和优缺点？VPN有几种类别？

4-42 什么是NAT？什么是NAPT？NAPT有哪些特点？NAT的优点和缺点有哪些？

4-43 试把下列IPv4地址从二进制记法转换为点分十进制记法。
(1)10000001 00001011 00001011 11101111
(2)11000001 10000011 00011011 11111111
(3)11100111 11011011 10001011 01101111
(4)11111001 10011011 11111011 00001111

4-44 假设一段地址的首地址为146.102.29.0，末地址为146.102.32.255.求这个地址段的地址数。

4-45 已知一/27网络中有一个地址是167.199.170.82，问这个网络的网络掩码，网络前缀长度和网络后缀长度是多少？

4-46 已知条件同上题，试求这个地址块的地址数，首地址以及末地址各是多少？

4-47 某单位分配到一个地址块14.24.74.0/24。该单位需要用到三个子网，对这三个子地址块的具体要求是：子网N1需要120个地址，子网N2需要60个地址，子网N3需要10个地址。请给出地址块的分配方案。

4-48 如图所示，网络145.13.0.0/16划分为四个子网N1，N2，N3，N4。四个子网与路由器R连接的接口分别是m0，m1，m2，m3。路由器R的第五个接口m4连接到互联网。

(1)试给出路由器R的路由表。

(2)路由器R收到一个分组，其目的地址是145.13.160.78。试给出这个分组是怎样被转发的。

4-49 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：

试问在转发这个分组时应当选择哪一个路由？

4-50 同上题。假定路由1的目的网络11.0.0.0/8中有一台主机H，其IP地址是11.1.2.3。当我们发送一个分组给主机H时，根据最长前缀匹配准则，上面的这个转发表却把这个分组转发到路由3的目的网络11.1.2.0/24。是最长前缀匹配准则有时会出错么？

4-51 已知一CIDR地址块为200.56.168.0/21。
(1)试用二进制形式表示这个地址块。
(2)这个CIDR地址块包括有多少个C类地址块？

4-52 建议的IPv6协议没有首部检验和。这样做的优缺点是什么？

4-53 在IPv4首部中有一个“协议”字段，但在IPv6的固定首部却没有。这是为什么？

4-54 当使用IPv6时,ARP协议是否需要改变?如果需要改变,那么应当进行概念性的改变还是技术性的改变？

4-55 IPv6只允许在源点进行分片。这样做有什么好处?

4-56 设每隔1微微秒就分配出100万个IPv6地址。试计算大约要用多少年才能将IPv6地址空间全部用光。可以和宇宙的年龄(大约有100亿年)进行比较。

4-57 试把以下的IPv6地址用零压缩方法写成简洁形式:
(1)0000:0000:0F53:6382:AB00:67DB:BB27:7332
(2)0000:0000:0000:0000:0000:0000:004D:ABCD
(3)0000:0000:0000:AF36:7328:0000:87AA:0398
(4)2819:00AF:0000:0000:0000:0035:0CB2:B271

4-58 试把以下零压缩的IPv6地址写成原来的形式：
(1)0::0
(2)0:AA::0
(3)0: 1234::3
(4)123::1:2

4-59 从IPv4过渡到IPv6的方法有哪些？

4-60 多协议标签交换MPLS的工作原理是怎样的？它有哪些主要的功能？

4-61 SDN的广义转发与传统的基于终点的转发有何区别？

4-62 试举出IP数据报首部中能够在OpenFlow1.0中匹配的三个字段。试举出在OpenFlow中不能匹配的三个IP数据报首部。

4-63 如图所示

(1)假定路由器R1把所有发往网络前缀123.1.2.16/29的分组都从接口4转发出去。
(2)假定路由器R1要把H1发往123.1.2.16/29的分组从接口4转发出去。而把H2发往123.1.2.16/29的分组从接口3转发出去。
试问，在上述两种情况下，你都能够给出路由器R1的转发表么？转发表只需要给出发往123.1.2.16/29的分组应当从哪一个接口转发出去。

4-64 已知一具有4个接口的路由器R1的转发表如表所示，转发表的每一行给出了目的地址的范围，以及对应的转发接口。

(1)试把以上转发表改换成另一形式，其中的目的地址范围改成前缀匹配，而转发表由4行增加为5行。
(2)若路由器收到一个分组，其目的地址是：
(a)11100000 10000001 01010001 01010101
(b)11100000 00000000 11010111 01111100
( c)11100001 10010000 00010001 01110111
试给出每一种情况分组转发的应当通过的接口。

4-65 一路由器连接到三个子网，这三个子网的共同前缀是225.2.17/24。假定子网N1要有62台主机，子网N2要有105台主机，而子网N3要有12台主机。试分配这三个子网的前缀。

4-66 如图是一个SDN OpenFlow网络。假定：

(1)任何来自H5或者H6并到达输入端口1的且发往H1或者H2的分组，应通过端口2转发出去。
(2)任何来自H1或者H2并到达输入端口2的且发往H5或者H6的分组，应通过端口1转发出去。
(3)任何从端口1或者2进入的且发往H3或者H4的分组，应交付指明的主机。
(4)H3或者H4彼此可以互相发送分组。
试给出交换机S2的流表项(每一行的“匹配+动作“)。

4-67 SDN OpenFlow 网络同上题。从主机H3或H4发出并到达S2交换机的分组，应遵循以下规则：
(1)任何来自H3并到达输入端口2的且发往H1,H2,H5,H6的分组，应顺时针转发出去。
(2)任何来自H4并到达输入端口2的且发往H1,H2,H5,H6的分组，应逆时针转发出去。
试给出交换机S2的流表项(匹配+动作)

4-68 SDN OpenFlow 网络同上题。在交换机S1和S3有这样的规定：从源地址H3或H4到来的分组，将按照分组首部中的目的地址进行转发。试给出交换机S1和S3的流表。

4-69 SDN OpenFlow 网络同上题。假定我们把交换机S2作为防火墙。防火墙的行为有一下两种：
(1)对于目的地址为H3和H4的分组，仅可转发从H1和H6发出的分组，也就是说，从H2和H5发出的分组应当被阻挡。
(2)仅对于目的地址为H3的分组才交付，也就是说，所有发往H4的分组均被阻挡。试分别对上述每一种情况给出交换机S2的流表。对于发往其他路由器的分组可不管。