计算机网络 第四章作业

1、网络层提供的两种服务是什么？是比较这两种服务。

答：（1）虚电路服务和数据报服务。

（2）虚电路服务使用面向连接的使用虚电路号而保证可靠通信的网络，分组在同一条虚电路上转发，结点出现故障时整个网络不能工作，分组顺序到达，端到端的差错控制和流量控制由网络或者用户主机负责；数据报服务不采用面向连接从而不能保证可靠的通信，每个分组都有转发的终点地址，每个分组可能经过不同路由，结点出现故障只是通信线路发生变化同时丢失数据报，分组不一定顺序到达，差错控制和流量控制由用户主机负责。

2、转发器、网桥、网关和路由器的主要区别?
答：转发器作用在物理层，只是负责数据比特流的转发，不进行数据的存储；网桥作用在数据链路层，负责对数据帧的存储转发，再转发之前还要做差错检测等工作；路由器工作在网络层，它是局域网之间枢纽，它将局域网连接成真正意义上的网络，在数据转发过程中起到路由选择，确定传输路线的重要工作；网关是工作在网络层以上的中间设备，它负责连接两个不兼容的系统，也是实现网络连接的设备，但是因为它太复杂，目前使用的比较少。

3、IP地址的主要特点是什么?比较IP地址和硬件地址？为什么要使用这两种不同的地
址？
答：主要特点：（1）每个IP地址都由网络号和主机号两部分组成；（2）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；（3）因特网的观点，一个网络是具有相同网络号的一组主机的集合，因此，由网桥或者转发器连接的网络仍属于同一个网络，局域网之间的互联要用到路由器；（4）在IP地址中所有分配的网络的网络号都是平等的，无论是广域网还是局域网。

比较：物理地址是数据链路层和物理层使用的地址，而IP地址是网络层和以上各层使用的地址，是一种逻辑地址，因为它是由软件实现的。

使用两种地址的原因：世界上存在着各种各样的网络，他们使用不同的硬件地址，要使这些异构的网络相互通信就必须进行复杂的硬件地址转换工作，因此由用户主机完成这种工作是不可能的。

但是统一的IP地址解决了这个问题，连接在网络上的全世界统一的IP地址通过ARP高速缓存将硬件地址很容易的得到，ARP是纯软件实现，用户不必知道它的实现细节，这对异构网络互联将是非常方便的，所以在使用MAC地址的同时要使用IP逻辑地址。

4、ARP提供地址转换服务，为什么它要工作在网络层而不是工作在数据链路层？
答：原因是数据链路层的数据传输单位MAC帧并不知到主机或是路由器的IP地址，而ARP 地址转换是将IP地址和MAC地址进行映射，显然在数据链路层没有IP地址不能进行这样的工作，而网络层就知道IP地址，所以ARP提供地址转换服务是工作在网络层。

5、IGMP协议的要点是什么？隧道技术是如何使用的？
答：（1）IGMP并不是在因特网范围内对多播组成员进行管理的协议，IGMP协议是让连接在本局域网上的多播路由器知道本局域网上是否有主机参加或退出多播组。

（2）隧道技术主要是针对地理位置分散的局域网之间的联系多播，因为两个网之间的网络并不支持多播，隧道技术使两网的边沿路由器对多播数据报进行封装成单播数据报然后在因特网上面进行传送，然后对数据报进行恢复成多播数据报，然后再局域网上进行硬件多播。

6、VPN有哪些特点和有缺点？VPN有几种类型？
答：VPN为成为虚拟专用网，它采用RFC 1918规定的和全球唯一的IP地址不同的专用IP地
址进行本次专用网的构建。

优点：大大节约宝贵的全球IP地址资源，专用网内部的信息较安全。

缺点：
VPN的类型：（1）使用隧道技术构建的虚拟专用网构成内联网，（2）远程接入技术，（3）外联网。

7、什么事NAT？什么是NAPT？NAPT的特点是什么？NAT的优缺点是什么？
答：（1）NAT是网络地址转换的简称，它实现网络全球IP 地址和专用网地址之间的转换。

（2）NAPT是网络地址与端口号转换的简称，它实现网络全球IP地址和端口号和专用网地址和端口之间的转换。

（3）NAPT的特点：NAPT在NAT的基础上还要对TCP或是UDP端口号进行转换，它将应用上升到运输层，它的工作已经设计到运输层的范畴。

（4）NAT优点：它是专用网内部的主机能够和英特网上面的主机进行通信。

NAT缺点：NAT的通信只能由专用网中的主机发起，也就是专用网内部的主机不能充当服务器用，因为因特网主机发来的数据报NAT路由器不知道转换到那个专用网内部主机IP地址。

8、IGP和EGP的主要区别是什么？
答：IGP在一个自治系统内部的使用的路由选择协议，这与互联网其他自治系统选用什么路由选择协议无关。

外部网关协议EGP负责不同的自治系统之间的路由信息的传递，当数据报传到自治系统的边界时将需要EGP将路由选择信息传递到另一个自治系统中。

9、RIP、OSPF和BGP路由选择协议的主要特点是什么？
答：RIP路由信息协议是一种基于距离向量的路由选择协议。

OSPF开放最短路径协议是分布式的链路状态协议，它向本自治系统的所有路由器发送信息，发送的信息是与本路由器相邻的所有路由器的链路状态，只有当链路状态发生变化的时候，路由器才向所有路由器用洪泛法发送此信息。

BGP是路径向量选择协议，它是在不同的自治系统之间进行路由选择的协议。

10、RIP使用UDP，OSPF使用IP，而BGP使用TCP，这样做有何优点？为什么RIP要周期性的和邻站交换信息，而BGP不用？
答：BGP作为自治系统间的路由协议，需要携带大量的路由信息，远远超出了IGP携带路由的数量。

因此，BGP需要采用一种可靠的协议来承载。

所以BGP选择了TCP协议做为其承载协议，而不是UDP/IP。

这样做的好处是利用了TCP是一种面向连接的协议，自身能够保证数据传输的可靠，通过重传等机制保证路由协议报文在IP网传输的可靠性，因此BGP协议本身就可以省去这方面的设计工作，简化了协议的设计。

而RIP、OSPF由于使用的是非面向连接的协议（UDP/IP)，UDP/IP协议本身无法保证路由协议报文的可靠传输，因此RIP、OSPF 就必须通过自身的协议实现来保证路由协议报文在网络中的可靠传输。

为了做到这一点，RIP 采用了定期更新的办法，每隔一段时间就重传路由；OSPF的方向先进一些，通过主从协商的过程来做路由更新报文的隐式确认。

11、链路状态数据库在OSPF中有何作用？它是如何建立的？
答：（1）链路状态数据库实际上是全网的拓扑结构图，它使全网的路由器保持相同的拓扑链路状态，一个路由器的链路状态数据库与全网的保持一致，且只涉及到与相邻路由器的连通状态，与因特网的规模没有直接的关系，所以它适用于规模很大的网络。

（2）采用洪泛法，在自治系统的内部划分区域，使得开销大大减小。

状态库的建立主要采
用OSPF的链路状态请求分组，链路状态确认分组和链路状态更新分组实现。

12、路由器的主要构成部分是什么？路由器的主要交换方法有哪些？各种主要交换方式有什么特点？
答：构成：路由选择部分和分组转发部分。

三种交换方法：（1）通过存储器；（2）通过总线；（3）通过互连网络。

通过存储器时目的地址的查找和分组在存储器中的缓存都是在输入端口中进行的；通过总线数据报从共享总线直接传送到合适的输出端口，而不需要选择处理机的干预，但总线是共享的，同一时间只能有一个数据报在上面传送；通过互连网络N个输入端口和N个输出端口相连，带宽可以很高。

13、叙述洪泛法的算法过程及其特点？
答：过程：每一个路由器向相邻的路由器发送信息，接收信息的路由器再向和它相邻的路由器发送信息，且不向上游路由器发送，可靠的洪泛法在接收到分组后发送确认，重复的分组只发送一次确认信息。

特点：是所有的路由器都知道所发信息，形成全网一致的状态。

14、叙述最长前缀匹配的原理及其算法过程？
答：在路由器中有多项选择满足匹配时选择最长网络前缀的路由，因为它对应的地址块越小，更容易更快的到达目的主机。

算法过程：将IP数据报中IP地址与路由器中的各项的掩码逐位相与然后和对应项的网络前缀比较，相同就行，但是要找到这样满足条件的最长网络前缀，这时就要用到二叉线索查找表路由。

它的是以路由表网络前缀构造IP地址的唯一前缀的01编码构建的特殊二叉树，叶子节点存储对应的网络前缀和子网掩码，这样就便于快速的找到最长网络前缀。

15、叙述CIDR的特点及其优缺点？说明CIDR路由器转发分组的过程？
答：特点：CIDR消除了传统的A类、B类和C类地址以及划分子网的概念；
CIDR把网络前缀都相同的连续的IP地址组成一个“CIDR地址块”。

优点：更充分的利用IPv4地址；它实现的路由聚合使路由器的项目大大减少，便于路由选择；地址以块的方式分配，更加灵活。

缺点：它的使用使得路由器的查找过程更加复杂了。

过程：将转发IP数据报的IP地址和路由器中的依次项的掩码相与，把所得的结果同对应项的网络前缀比较，如果相同且是最长网络前缀则将其从对应项的下一跳路由转发。

依次直到目的主机。