《计算机网络》习题（第四讲 网络层）
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（Virtual Circuit）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
2．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)。
数据链路层中继系统：网桥或桥接器(bridge)。
tcp ip协议在网络中的作用
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)。
网络层以上的中继系统：网关(gateway)。
3．试简单说明下列协议的作用：IP、ARP、RARP、ICMP。★
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：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：提供差错报告和询问报文，以提高IP数据交付成功的机会
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．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：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。
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。
5．（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？
255.255.255.248即11111111.11111111.11111111.11111000.
      每一个子网上的主机为(2^3)=6 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类网络的子网号subnet-id分别为16个1和8个1，问两个网络的子网掩码有何不同？
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
（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
（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  10111111  11111111 00000000 11111111
（6）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.
6．试辨认以下IP的地址类别：
（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.
7．设IP数据报使用固定首部，其各字段的具体数值如下图所示（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
5
0
28
1
0
0
4
17
首部检验和（待计算后写入）
10.12.14.5
12.6.7.9
01000101  00000000  00000000  00011100
  00000000  00000001  00000000  00000000
  00000100  00010001  xxxxxxxx  xxxxxxxx
  00001010  00001100  00001110  00000101
  00001100  00000110  00000111  00001001  作二进制检验和（XOR）
  01110100  01001110  取反码
  10001011  10110001
8．一个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<1200-160(bit)，由于片偏移是以8字节即64bit为单位的，所以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。
9. 设某路由器建立了如下路由表：★
     
目的地址
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。
①    与子网掩码255.255.255.128相与得128.96.40.0，不等于128.96.39.0。
②    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。
10. 某单位分配到一个B类IP地址，其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号码，并计算出每个地点主机号码的最小值和最大值。★
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=28-2=254>250，共有子网数=28-2=254>16，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

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