计算机网络（谢希仁-第八版）第一章习题全解

计算机网络（谢希仁-第八版）第二章习题全解

计算机网络（谢希仁-第八版）第三章习题全解

计算机网络（谢希仁-第八版）第四章习题全解

计算机网络（谢希仁-第八版）第五章习题全解

计算机网络（谢希仁-第八版）第六章习题全解

计算机网络（谢希仁-第八版）第七章习题全解

计算机网络（谢希仁-第八版）第八章习题全解

计算机网络（谢希仁-第八版）第九章习题全解

1、网络层向上提供的服务有哪两种？试比较其优缺点。

虚电路服务、数据报服务

2、网络互联有何实际意义?进行网络互联时,有哪些共同的问题需要解决?

网络互联暗含了相互连接的计算机进行通信,也就是说从功能上和逻辑上看,这些相互连接的计算机网络组成了一个大型的计算机网络。网络互联可以使处于不同地理位置的计算机进行通信,方便了信息交流,促成了当今的信息世界。
存在问题有:

不同的寻址方案;
不同的最大分组长度;
不同的网络介入机制;
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等。
 注:网络互联使不同结构的网络、不同类型的机器之间互相连通,实现更大范围和更广泛意义上的资源共享。

3、作为中间设备，转发器、网桥、路由器和网关有何区别？

答：它们工作在的层次不同，并且功能不同：
转发器：物理层中继系统，在转发数据时不对传输媒体进行检测，只是对数据分组进行简单的转发（逐比特转发），因此只能连接相同速率的网络。
网桥：工作在数据链路层，网桥在转发数据前先对传输媒体进行检测，并且是把整个数据帧都收下之后再进行存储转发，具有过滤帧的功能，故能够连接不同速率的网络。
当中继系统是转发器或网桥时，一般并不称之为网络互连，因为这仅仅是把一个网络扩大了，而从网络层看仍然是一个网络。
路由器：工作在网络层，具有存储转发功能，作用是在互连网中完成路由选择的功能。（由于历史的原因，有时把路由器称为网关）
网关：网络层以上的中继系统，用网关连接两个互不兼容的系统需要在高层进行协议转换。（由于网关较复杂，用的较少）

4、试简单说明下列协议的作用：IP、ARP、ICMP。

解答：1、网际协议IP用于互连异构网络，运行在主机和互连异构网络的路由器上，使这些互连的异构网络在网络层上看起来好像是一个统一的网络。
2、地址解析协议ARP用来把一个机器的P地址解析为相应的物理地址。
3、互联网控制报文协议ICMP允许主机或路由器报告差错情况和提供有关异常情况的报告。

5、IP地址如何表示？

解答：1、二进制表示法；2、十进制表示法。

6、IP地址主要特点是什么？

答：IP地址的主要特点如下：
（1）每一个IP地址都由网络号和主机号两部分组成。
（2）IP地址的这种结构和电话号码（这里指的是固定电话）的等级结构虽然有相似之处，但并不完全一样。
（3）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是不同的。这种主机称为多归宿主机，或多接口主机。
（4）按照因特网的观点，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。
（5）在IP地址中，所有分配到网络号net-id的网络都是平等的。

7、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？

一、IP地址和硬件地址的区别
1、长度的区别：物理地址即硬件地址，由 48bit 构成；IP地址由 32bit 组成，是逻辑地址。
2、放置位置的区别：IP地址放IP数据报的首部，而硬件地址则放在MAC帧的首部。
3、使用的区别：在网络层和网络层以上使用IP地址，数据链路层及以下使用硬件地址。
二、使用这两种不同的地址的原因在IP层抽象的互连网上，我们看到的只是IP数据报，路由器根据目的站的IP地址进行选路。在具体的物理网络的链路层，我们看到的只是MAC帧，IP数据报被封装在MAC帧里面。MAC帧在不同的网络上传送时，其MAC帧的首部是不同的。这种变化，在上面的IP层上是看不到的。每个路由器都有IP地址和硬件地址。使用IP地址与硬件地址，尽管连接在一起的网络的硬件地址体系各不相同，但IP层抽象的互连网却屏蔽了下层这些很复杂的细节，并使我们能够使用统一的、抽象的IP地址进行通信。

8、IP地址方案与我国电话号码体制的主要不同点是什么？

【解析】
解答:最主要有三个不同点。
首先，IP地址是定长的，因此在互联网上的IP地址总数是一定的。如果IPv4的地址用完了，那么就要过渡到具有更大地址空间的IPv6。对于IPv4来说，每一个IP地址是固定的32 位二进制数字。
但我国的固定电话号码是不定长度的，全国电话号码的总容量并没有上限。区号如果不够，就可以增加区号。一个区内的电话局不够了，可以增加电话局的数目。区号可以不一致。我国规定大城市区号是两位，如北京是10，南京是25，。但有的省各城市的区号都是三位，没有两位。而各城市电话号码的位数也是不固定的。根据城市人口的增长情况，电话号码的位数可以逐渐增多。可以从五位增长到六位，再增长到七位或八位。
其次，IP地址与主机所在的地理位置无关。IP地址中并没有规定哪几位是分配给哪个地理位置(我们应当注意到，在CIDR体制中，可以按地址块分配给某地的某个机构)，但在我国的固定电话号码体制中，前面的区号(两位或三位)表示地理位置(按行政划分的城市范围)，在后面的号码中前三位是电话交换机的编号，也具有固定的地理位置，最后几位则是分配给连接到这个交换机的各电话机的编号。因此，一个固定电话号码=(区号)+(交换机编号)+(电话机编号)。
最后，每一个主机的IP地址在全世界是唯一的，没有重复的IP地址。但我们在家中可以并联多个电话机，这些电话机都具有相同的电话号码。虽然我们不能用这些电话机同时拨打电话，但可以在接通电话后，几个人同时使用这些并联的电话机和对方进行双向通话。

9、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？

解答：好处是数据报每经过一个节点,节点只检查首部的校验和,使节点工作量降低,网络速度加快。
 坏处是只检验首部,不包括数据部分,即使数据出错也无法得知,只有到目的主机才能发现。

10、当某个路由器发现一个IP数据报的检验和有差错时，为什么采取丢弃的方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？

解答：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。

11、设IP数据报使用固定首部，计算首部和字段的数值？

解答：简单方法转化成十进制分别计算，再转化为二进制填入。

原码左边第一位存放符号，0表示正数，1表示负数。
正数的反码等于原码，负数的反码是它的原码除符号位，按位取反。
1)负数的补码等于其反码+1。[1011]2 的反码 [1100]2 再加上1得到补码[1101]。
2)正数的补码等于其原码。[0010]2 的补码还是其本身。
3)0的补码只一个
+0 原码为[0000]2 其补码为[0000]2
-0 原码为[1000]2 其反码为[1111]2,在加上[0001]2得到其补码[0000]2
4)补码与其十进制的转换:X10=-1*2n-1+除符号位外其他位累加和。([1011]2)补=24-1+2+1=-5。即其为-5的补码。
5)补码表示范围为[10 n-10 n-2...01]2 ~ [01n-11n-2...11]2。[10 n-10 n-2...01]2 表示的十进制为-2n-1，而对应的原码则无法表示

13、什么是最大传送单元MTU？它与数据报首部的那个字段有关系？

解答：总长度字段。

MTU.png

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地主机进行组装。还可以有另外一种做法，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？

解答:在目的站而不是在中间的路由器进行组装是由于:
(1)在中间的路由器不进行数据报的组装，可使路由器处理数据报更简单些:
(2)并非所有的数据报片都经过同样的路由器,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。

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)?

解答：。

16、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?

【解析】
解答:
(1)不能说“ARP 向网络层提供了服务”，因为 ARP 本身是网络层的一部分(但 IP 使用
ARP)。数据链路层使用硬件地址而不使用IP地址，因此ARP不在数据链路层.
(2)当网络中某个IP地址和硬件地址的映射发生变化时，ARP高速缓存中相应的项目就要改变。例如，更换以太网网卡就会发生这样的事件。10~20分钟更换一块网卡是合理的。超时时间设置得太短会使ARP请求和响应分组的通信量太频繁，而超时时间设置得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)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。

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报长度为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?

答:一个数据报长度为4000字节,根据题意固定首部长度,即头部长度为20字节,也就是说该数据报的数据部分长度为4000-20=3980字节。
由于此网络能够传递的最大数据报长度为1500字节,除去20字节固定长度首部,实际能传递的数据部分长度为1500.
20=1480字节。
因此:划分的数据报片数量为[398011480]3个。
第一个数据报片为 长度为 1480 20=1500字节,实际数据部分长度为1480字节。片偏移字段为0  MF=1；
第二个数据报片为 长度为 1480 20=1500字节,实际数据部分长度为1480字节。片偏移字段为(1500-20)18=185  MF=1
第三个数据报片为 长度为 (3980-1480*2)20=1040字节,实际数据部分长度为1020字节。片偏移字段为(14801480)/8=370 MF=0
片偏移以 8个字节为偏移单位
根据题意固定首部长度,即头部长度为20字节,也就是说该数据报的数据部分长度为4000-20=3980字节。由于此网络能够传递的最大数据报长度为1500字节.除去20字节固定长度首部,实际能传递的数据部分长度为1500-20=1480字节。因此:划分的数据报片数量为[3980/1480]3个。第一个数据报片为 长度为 1480 20=1500字节,实际数据部分长度为1480字节。片偏移字段为0 MF=1第二个数据报片为长度为1480 20=1500字节,实际数据部分长度为1480字节。片偏移字段为(1500-20)18=185 MF=1第三个数据报片为 长度为(3980-1480*2)20=1040字节,实际数据部分长度为1020字节。片偏移字段为(1480 1480)/8=370 MF=0片偏移以8个字节为偏移单位

21、写出互联网的IP层查找路由的算法？

解答：IP层查找路由的算法是网络中实现数据包转发的重要指令。该算法能够确定数据包传输的路线、速度、流量和优先级，从而确保网络数据在各个端点快速而准确地传递。本篇文章将从多个角度剖析IP层查找路由的算法。

一、路由算法的作用

1. 实现信息的按需传输：路由算法可以通过从多个可用路径中选出最佳路径，减少数据包传输的时间和路程，实现信息的按需传输。

2. 提高网络的安全性：路由算法将网络分成多条路径，可以有效地分散网络流量，从而减少网络拥塞，提高网络安全性。

3. 支持网络流量控制：路由算法可以根据网络拥塞和流量大小，实现不同网络条件下的流量控制，从而满足网络实时性的要求。

二、典型的IP层查找路由算法

1. SPF算法：SPF算法是一种通过计算各节点之间的距离，得到最优路径的路由算法。该算法会在网络发生故障或发生变化时重复计算，以确保更新的最优路径正确。

2. RIP算法：RIP算法是一种基于距离向量原理的路由算法。该算法需要每个路由器在其本地表中保存到所有路由目的地址的距离，然后用Bellman-Ford更改算法不断更新其路由表，找到最佳的路径。

3. OSPF算法：OSPF算法是一种基于链路状态原理的路由算法。该算法每个路由器将网络拓扑信息传递到其他路由器中，所有的路径信息汇集在一起，形成一个全局的网络拓扑结构。在此基础上，最短路径优先算法被用于计算最短路径。

三、IP层查找路由算法的分类

1. 静态路由算法：静态路由算法是一种固定的路由选择方式，它通过管理员硬编码规则来选择路由，路由表不随网络拓扑变化而变化。

2. 动态路由算法：动态路由算法可以根据网络的拓扑变化，自行调整路由表，通过更新和交换路由信息，以找到最优的路径。

四、IP层查找路由算法的优化

1. 负载均衡优化：通过使多条路由中的流量分布均匀，保证网络资源的合理分配。

2. 改善冗余路由器：既避免单点故障，又避免发生在某些路由器上的拥塞。

3. 路由汇聚优化：对同一目的网络中的路由进行汇聚。

五、总结

IP层查找路由的算法，是实现网络数据传输和网络安全的重要措施，它可以通过计算、多路径选择以及路由规则的优化，以便更快更准确地传递数据包。此外，在硬编码的基础上，动态路由算法可以根据网络的拓扑结构和状况自动调整路由表。路由汇聚、负载均衡、改善冗余路由器等优化措施，可以进一步提高路由算法的效率。本文从多个角度解析了IP层查找路由的算法，读者可以对不同分类、优化和算法有更全面的了解。