第4章网络层

第4章

4-1网络层向上提供的服务有哪两种？试比较其优缺点。解答：面向连接的虚电路服务和无连接的数据报服务。

数据报服

4-2作为中间设备，转发器、网桥、路由器和网关有何区别？

解答：(1) 物理层使用的中间设备叫做转发器(repeater)。

(2) 数据链路层使用的中间设备叫做网桥或桥接器(bridge)。

(3) 网络层使用的中间设备叫做路由器(router)。

(4) 在网络层以上使用的中间设备叫做网关(gateway)。用网关连接两个不兼容的系统需要在高层进行协议的转换。

4-3试简单说明下列协议的作用：

IP, ARP和ICMP。

解答：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。

地址解析协议ARP用来把一个机器的IP地址解析为相应的物理地址。

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。

4-4为什么ARP查询要在广播帧中发送，而ARP响应要用单播帧？

解答：由于查询方不知道被查询方的MAC地址（这也正是为何要进行ARP查询的原因），而所有结点都要处理广播帧，因此通过广播发送给被查询方。而被查询方通过接收到的广播帧的源地址知道查询方的MAC地址了，因此可以用该地址进行响应，这样局域网中的除查询方外其它主机就不会接收和处理该ARP响应了，避免浪费带宽和其它主机的计算资源。

4-5分类IP地址分为哪几类？各如何表示？IP地址的主要特点是什么？

解答：IP地址分为五类：

A类地址：网络号前8位，第1位为0；

；10位为2位，前16类地址：网络号前B．

C类地址：网络号前8位，前3位为110；

D类地址：网络号前8位，前4位为1110；

E类地址：网络号前8位，前4位为1111。

IP地址具有以下一些重要特点：

(1) 每一个IP地址都由网络号和主机号两部分组成。从这个意义上说，IP地址是一种分等级的地址结构。

(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) 按照因特网的观点，一个网络是指具有相同网络号net-id的主机的集合，因此，用转发器或网桥连接起来的若干个局域网仍为一个网络，因为这些局域网都具有同样的网络号。具有不同网络号的局域网必须使用路由器进行互连。

(4) 在IP地址中，所有分配到网络号的网络(不管是范围很小的局域网，还是可能覆盖很大地理范围的广域网)都是平等的。

4-6对于分类编址方式，分别计算A、B、C三类网络各自可容纳的主机数量。

解答：A:16777214; B:65534;C:254。

4-7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？

解答：从层次的角度看，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（称IP地址是逻辑地址是因为IP地址是用软件实现的）。由于世界上已经存在各式各样的网络，它们使用不同的硬件地址，为了互连这些使用不同硬件地址的网络，需要在上层使用一种统一的逻辑地址，即IP地址。因此，当在一个物理网络中进行通信时，要使用该网络网络的硬件地址，而要跨多个网络进行通信时就必须使用IP地址。

另外，数据链路层和网络层使用不同的地址，可以保持各层的独立性，底层物理网络可以采用任何技术，并可以支持其他网络层协议（如：IPX、DECnet等）。

4-8试辨认分类编址方式中以下IP地址的网络类别，并写出相应的掩码。

(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

解答：(2)和(5)是A类，掩码：255.0.0.0，(1)和(3)是B类，掩码：255.255.0.0，(4)和(6)是C类，掩码：255.255.255.0。

4-9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？

解答：IP协议不实现可靠数据传输，IP协议没有重传机制。同时，源地址字段也可能出错，以致无法找到源站。

虽然CRC的检错能力更强，但因特网校验和算法比CRC更易于用软件实现，并且计算更快，而CRC更适合用硬件来实现，因此在数据链路层通常使用CRC，但在IP协议中却，以减轻路由器的负担。CRC不采用．

4-10什么是最大传送单元MTU？它和IP数据报首部中的哪个字段有关系？

解答：在IP层下面的每一种数据链路层都有其自己的帧格式，其中包括帧格式中的数据字段的最大长度，这称为最大传送单元MTU (Maximum Transfer Unit)。当一个IP数据报封装成链路层的帧时，此数据报的总长度（即首部加上数据部分，IP首部中总长度字段）一定不能超过下面的数据链路层的MTU值。

4-11某单位分配到地址块129.250.0.0/28。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网络地址和子网掩码，并算出每个地点主机号码的最小值和最大值。解答：选用子网掩码为255.255.255.0，每个子网有254个可分配地址。4000多台计算机分布在16不同地点，所以每个地点最多254台电脑。每个地点的网络前缀和主机号码的最小值和最大值为:

129.250.1.0: 129.250.1~129.250.1.254

129.250.2.0: 129.254.2.1~129.250.2.254