第四章  网络层
4-01. 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。
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？
答：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：
⑴不同的寻址方案；⑵不同的最大分组长度；⑶不同的网络接入机制；⑷不同的超时控制；⑸不同的差错恢复方法；⑹不同的状态报告方法；⑺不同的路由选择技术；⑻不同的用户接入控制；⑼不同的服务（面向连接服务和无连接服务）；⑽不同的管理与控制方式 。
4-03. 作为中间设备，转发器、网桥、路由器和网关有何区别？
答：中间设备又称为中间系统或中继(relay)系统。
⑴物理层中继系统：集线器，转发器(repeater)。
⑵数据链路层中继系统：交换机，网桥或桥接器(bridge)。
⑶网络层中继系统：路由器(router)。
⑷网桥和路由器的混合物：桥路器(brouter)。
⑸网络层以上的中继系统：网关(gateway)。
4-04. 试简单说明下列协议的作用：IP、ARP、RARP和ICMP。
答：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TCP、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。
4-05. 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。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。
（2）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。
4-06. 试根据IP地址的规定，计算出表4-2中的各项数据。
解：1）A类网中，网络号占七个bit, 则允许用的网络数为2的7次方，为128。但是要除去0和127的情况，所以能用的最大网络数是126，第一个网络号是1，最后一个网络号是 126。主机号占24个bit, 则允许用的最大主机数为2的24次方，为16777216，但是也要除 去全0和全1的情况，所以能用的最大主机数是16777214。
2） B类网中，网络号占14个bit，则能用的最大网络数为2的14次方，为16384。第一个网络号是128.0，因为127要用作本地软件回送测试，所以从128.0开始，其点后还可以容纳2的8次方为256，所以以128为开始的网络号为128.0~~128.255，共256个，以此类推，第16384个网络号的计算方法是：16384/256=64,128+64=192，则可推算出为191.255。主机号占16个bit, 则允许用的最大主机数为2的16次方，为65536，但是也要除去全0和全 1的情况，所以能用的最大主机数是65534。
3）C类网中，网络号占21个bit, 则能用的网络数为2的21次方，为2097152。第一个网络号是192.0.0，各个点后的数占一个字节，所以以192为开始的网络号为192.0.0~~192.255.255，共256*256=65536，以此类推，第2097152个网络号的计算方法是：
2097152/65536=32，192+32=224，则可推算出为223.255.255。主机号占8个bit, 则允许用的最大主机数为2的8次方，为256，但是也要除去全0和全1的情况，所以能用的最大主机数是254。
4-07. 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。
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？
答：于网络的地理分布无关。
4-09. （1）子网掩码为255.255.255.0代表什么意思？
答：C类地址对应的子网掩码默认值。但也可以是A类或B类地址的掩码，即主机号由最后8位决定，而路由器寻网络由前24位决定。
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：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？
答：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
tcp ip协议可以用四层模型来表示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，子网掩码一样，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？
答：（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？
答：是  11111111  11111111 00000000 11111111，但不推荐
(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：C2.2F.14.81(12*16+2).(2*16+15).(16+4).(8*16+1)194.47.20.129
  C2.2F.14.8111000010.00101111.00010100.10000001
  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
答：(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？

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