华中科技大学计算机网络课件习题讲解
华中科技大学计算机网络课件第5章链路层和局域网8培训资料
无穷时，求Np*.(1-p*)2(N-1) 的极限= 1/(2e) = 0.184
2024/7/23
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第五章 链路层和局域网
5.3 多路访问协议
时隙ALOHA
1：所有帧正好由L比特组成 2：带宽为R，一帧传输时间 = L/R 3: 以L/R为单位划分时隙 4：节点只在每个时隙的开始传输帧 5: 节点时钟同步，因此每个节点知道时隙什么时候开始 6：如果一个节点发送的帧产生碰撞，该节点以概率p在 后续的每个时隙重发该帧，直到该帧无碰撞地传输成功。
T0
帧到达
冲突重发
帧到达
冲突重发
帧到达
帧到达
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局域网
H1
应用层 运输层 网络层 链路层 物理层
从层次上来看数据的流动
R1
R2
R3
网络层
网络层
网络层
链路层
链路层
链路层
物理层
物理层
物理层
H2
应用层 运输层 网络层 链路层 物理层
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第五章 链路层和局域网
5.1 链路层 : 概述和服务
链路层的简单模型
主机 H1 向 H2 发送数据
t
端 规格化内积S＊ Tx
t
S站的码片序列是（-1-1-1+1+1-1+1+1），发送的数据是110 T站的码片序列是（-1-1+1-1+1+1+1-1），发送的数据是110
2024年7月23日
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第五章 链路层和局域网
5.3 多路访问协议
随机访问协议
华科 计算机网络 第1章_简介
第一章 计算机网络和因特网
1.3 网络核心
第二代计算机网络——分组交换网络
分组交换网络的特征
被传送的数据分成若干分组分别传送 数据传输前不必预先确定分组的传输路径 通信子网中的每个交换结点均为共享结点,并且都具 有分组的存储/转发以及选择合适路由的能力 在数据通信的过程中，通信子网断续(动态)分配传输 带宽，使得通信线路的利用率得以大大提高
视角1——因特网的构成
分组交换机 移动通信设备 本地ISP
工作站 服务器
硬件方面
连接在因特网上的数以百万计的互 连计算机设备: 主机 = 端系统 连接因特网上各种设备的通信链路
光纤，铜缆，无线电，人造卫星 传输速率 = 带宽
区域ISP
转发数据的分组交换机: 转发分组 (数据块)
2016年6月28日
数
据
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第一章 计算机网络和因特网
1.3 网络核心
第二代计算机网络——分组交换网络
分组交换的工作流程
(5) 接收端收到分组后剥去首部还原成报文
分组 1 首部 数 据 分组 2 首部 数 据 分组 3
首部
数
据
收到的数据
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第一章 计算机网络和因特网
1.3 网络核心
下续
在相同条件下，分组交换能够比电路交换支持更多的用户
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第一章 计算机网络和因特网
1.3 网络核心
第二代计算机网络——分组交换网络
分组交换 VS 电路交换
华中科技大学计算机组成原理课件
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计算机分类
数字计算机与模拟计算机的主要区别
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计算机分类
电子模拟计算机
计算机
电子数字计算机
通用计算机
专用计算机
超 级 计 算 机
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大 型 机
服 务 器
工 作 站
微 型 机
单 片 机
计算机的性能指标 (1)
吞吐量: 表征一台计算机在某一时间间隔内能 够处理的信息量，单位是字节/秒（B/S）。
The first programmer Ada Augusta
ada描述了差分机如何进行编 程，最早给出计算机程序设计 的许多想法。
讨论预言了通用计算机的作用， 控制卡、数据卡、操作卡 提出了存储位置或地址的想法 “循环”(looping)的概念 三角函数和级数相乘程序、贝 努利函数程序
FLOPS: floating-point operations per second 即“每秒浮点运算次数”，“每秒峰值速度” FLOPS是基于操作而非指令的，只能用来衡量机器浮点操作的性能，而不能 体现机器的整体性能。 一個 MFLOPS (megaFLOPS) 等於每秒100萬 (=106) 次的浮點運算， 一個 GFLOPS (gigaFLOPS) 等於每秒10億 (=109) 次的浮點運算， 一個 TFLOPS (teraFLOPS) 等於每秒1万亿 (=1012) 次的浮點運算，
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1805 -Jacquard自动提花机
编程序？？？
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程序控制思想的萌芽
如何将人的思想传送给机器，让机器按人的 意志自动执行。
1725年，法国纺织机械师B.• ouchon发明 B 利用穿孔纸带控制印花的方法 1805 J.Jacquard 发明采用穿孔卡片的自 动提花机 编程序＝编织花布
华中科技大学计算机网络课后习题
第一章网络基础1.什么是计算机网络？计算机网络由哪几个部分组成？将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外部设备，通过通信线路连接起来，在网络连接中，不同种类的计算机之间可以相互通信。
所有连接的设备将相同的语言，也称为协议，这种以实现资源共享和信息传递的网络连接称为计算机网络。
从网络架构来看，计算机网络由接入层，汇聚层，核心层构成。
从计算机网络要完成数据处理与数据通信两大基本功能来看，计算机网络可以理解为有资源子网与通信子网两个子网组成。
（PS:资源子网：主要负责全网的信息处理，为网络用户提供网络服务和资源共享等功能。
包括网络中的所有计算机，I/O设备和终端，各种网络协议，网络软件和数据库等。
通信子网：主要研究如何构建通信子网的节点和路径，将资源子网的源信息准确快速的传到目的方。
由若干个节点（网络适配器，集线器，交换机，路由器，网关等）和连接节点的传输介质（光线，双绞线等有线介质和无线电等无线介质）组成。
）2.描述网络体系结构的分层思想，并举出生活中相应处理问题的实例。
分层是人们处理复杂问题的基本思想。
其实质是对复杂问题采取“分而治之”的结构化处理方法，为了减少协议涉及的复杂性，大多数计算机网络将功能划分为若干个层次，将庞大而复杂的问题，转化为若干较小的局部问题，而这些较小的问题总是比较易于眼界和处理的。
邮政系统也是采用分层思想，收发邮件者层，邮局服务业务层，邮局转送业务层。
3.OSI参考模型与TCP/IP模型的比较。
同点：1.都以协议栈概念为基础2.协议栈中协议相互独立3.下层为上层服务同点：1.层次数量不同2.OSI先有模型，TCP/IP先有协议后有模型3.OSI使用于各种协议栈，TCP/IP只是用于TCP/IP网络4.IPV4协议IP地址是如何分类的？IP地址中网络地址与主机地址的最大不同是什么？类按：1.数量。
考虑到每个网络中包含的计算机数量可能不同，TCP/IP采用分类编制的思想进行IP地址分类，以适应不同网络规模的需要。
计算机网络原理习题讲解
Chapter I1. What is the difference between a host and an end system? List the types of endsystems. Is a Web server an end system?2. What is a client program? What is a server program? Does a server program requestand receive services from a client program?3. List six access technologies. Classify each one as residential access, companyaccess, or mobile access.4. Dial-up modems, HFC, and DSL are all used for residential access. For each ofthese access technologies, provide a range of transmission rates and comment on whether the transmission rate is shared or dedicated.5. Describe the most popular wireless Internet access technologies today. Compareand contrast them.6. What advantage does a circuit-switched network have over a packet-switchednetwork? What advantages does TDM have over FDM in a circuit-switched network?7. Consider sending a packet from a source host to a destination host over a fixedroute. List the delay components in the end-to-end delay. Which of these delays are constant and which are variable?8. How long does it take a packet of length 2,000 bytes to propagate over a linkof distance 2,000 km, propagation speed 8102⨯ m/s, and transmission rate 2 Mbps? More generally, how long does it take a packet of length L to propagate over a link of distance d, propagation speed s, and transmission rate R bps? Does this delay depend on packet length? Does this delay depend on transmission rate?9. What are the five layers in the Internet protocol stack? What are the principalresponsibilities of each of these layers?10. Which layers in the Internet protocol stack does a router process? Which layersdoes a link-layer switch process? Which layers does a host process?11. What is an application-layer message? A transport-layer segment? A network-layerdatagram? A link-layer frame?12. This elementary problem begins to explore propagation delay and transmissiondelay, two central concepts in data networking. Consider two hosts, A and B, connected by a single link of rate R bps. Suppose that the two hosts are separated by m meters, and suppose the propagation speed along the link is s meters/sec. Host A is to send a packet of size L bits to Host B.a. Express the propagation delay, prop d , in terms of m and s.b. Determine the transmission time of the packet,trans d , in terms of L and R.c. Ignoring processing and queuing delays, obtain an expression for the end-to-end delay.d. Suppose Host A begins to transmit the packet at time t = 0. At time trans d t =,where is the last bit of the packet?e. Suppose prop d is greater than trans d . At time t = trans d ,where is the first bit of the packet?f. Suppose prop d is less than trans d . At time t = trans d , where is the first bit of the packet?g. Suppose 8105.2⨯=s , L = 100bits, and R = 28 kbps. Find the distance m so that prop d equals trans d .13. In modern packet-switched networks, the source host segments long,application-layer messages (for example, an image or a music file) into smaller packets and sends the packets into the network. The receiver then reassembles the packets back into the original message. We refer to this process as message segmentation. Figure 1.24 illustrates the end-to-end transport of a message with and without message segmentation. Consider a message that is 6108⨯ bits long that is to be sent from source to destination in Figure 1.24. Suppose each link in the figure is 2 Mbps. Ignore propagation, queuing, and processing delays.a. Consider sending the message from source to destination without message segmentation. How long does it take to move the message from the source host to the first packet switch? Keeping in mind that each switch uses store-and-forward packet switching, what is the total time to move the message from source host to destination host?b. Now suppose that the message is segmented into 4,000 packets, with each packet being 2,000 bits long. How long does it take to move the first packet from source host to the first switch? When the first packet is being sent from the first switch to the second switch, the second packet is being sent from the source host to the first switch. At what time will the second packet be fully received at the first switch?c. How long does it take to move the file from source host to destination hostwhen message segmentation is used? Compare this result with your answer in part(a) and comment.d. Discuss the drawbacks of message segmentation.14.下列说法中,正确的是( )。
华科计算机网络试题及答案
华科计算机网络试题及答案1. 简述计算机网络的定义和基本特征（150字）计算机网络是指将分布于不同地理位置的计算机通过通信设备和传输线路相互连接起来，以实现信息共享和资源共享的系统。
计算机网络的基本特征包括：分布性，即网络中的计算机可以分布在不同的地理位置；互联性，即网络中的计算机可以通过通信设备相互连接；共享性，即网络中的计算机可以共享信息和资源；通信性，即网络中的计算机可以通过通信协议进行数据传输。
2. 试析OSI参考模型及其各层功能（300字）OSI参考模型是国际标准化组织（ISO）提出的用于计算机网络体系结构设计的参考模型。
它分为七层，每层都有自己的功能和职责。
第一层是物理层，负责传输比特流，将数据转换为电子信号，并控制数据在物理媒介中的传输。
第二层是数据链路层，负责在相邻节点之间传输数据帧，并提供可靠传输保证。
第三层是网络层，负责将数据包从源节点传输到目标节点，并提供路由选择和拥塞控制等功能。
第四层是传输层，负责建立、管理和终止数据传输连接，并提供数据的可靠传输、流量控制和差错恢复等功能。
第五层是会话层，负责建立、管理和终止应用程序之间的通信会话，并提供数据同步和重传控制等功能。
第六层是表示层，负责处理数据的格式化、加密和压缩等操作，以确保应用程序之间的数据交换正确无误。
第七层是应用层，负责提供特定的服务和协议，如电子邮件、文件传输和远程登录等。
3. 解释传输层协议TCP和UDP的特点及应用场景（450字）TCP（Transmission Control Protocol）和UDP（User Datagram Protocol）是两种常用的传输层协议，具有不同的特点和适用场景。
TCP是一种面向连接的可靠传输协议，它通过三次握手建立连接，提供数据的可靠传输和差错恢复。
TCP使用流量控制和拥塞控制机制来确保数据传输的稳定性和可靠性。
TCP适用于对数据传输可靠性要求较高的应用场景，如网页浏览、文件下载和电子邮件传输等。
华科计算机网络答案
Re:第一章概述作业作者：刘凯_W3 发表时间：2017-12-04 09:11:091、A2、B3、ABC4、共同点:1. 两者都以协议栈的概念为基础,并且协议中的协议彼此独立.2.两个模型中的各个层的功能也大体相似.3.两个模型传输层之上的各层也都是传输服务的用户,并且用户是面向应用的用户.不同点:1.对于OSI/RM模型有三个明确的核心概念.(1)服务,(2)接口,(3)协议.而TCP/IP对此没有明确的区分.RM模型是在协议发明之前设计的.而TCP/IP是在协议出现之后设计的.3.一个更在的区别在于OSI/RM模型有7层.而TCP/IP只有4层.RM的网络层同时支持无连接和面向连接的通信,但是在传输层上只支持面向连接的通信, 而TCP/IP模型的网络层上只有一种无连接通信模式,但是在传输层上同时支持两种通信模式.5、1、协议是控制对等实体之间通信的规则，是水平的。
服务是下层通过层间接口向上层提供的功能，是垂直的。
2、协议的实现保证了能够向上一层提供服务，要实现本层协议还需使用下层提供的服务。
[返回未批改作业列表]Re:第二章物理层作业作者：刘凯_W3 发表时间：2017-12-04 10:35:051、A2、A3、ABC4、三种技术分别是调幅（ASK）、调频（FSK）和调相（PSK）：（1）ASK：用载波频率的不同的振幅来表示数据，该方式容易受增益变化的影响，是一种效率相当低的调制技术。
（2）FSK：用载波频率附近的不同频率来表示数据，效率要高于ASK技术。
（3）PSK：利用载波信号的相位移动来表示数据，PSK技术具有较强的抗干扰能力，而且比FSK方式更有效。
PSK可以使用二相或多于二相的相移，利用这种技术，可以对传输速率起到加倍的作用。
以上各种技术可以组合起来使用。
由PSK和ASK结合的相位幅度调制PAM，是解决相移数已达到上限但还要提高传输速率的有效方法。
5、有以下几种：1.双绞线特点：①可以传输模拟信号和数字信号；②双绞线容易受到外部高频电磁波的干扰，误码率高；③因为其价格便宜，且安装方便，既适于点到点连接，又可用于多点连接，故仍被广泛应用。
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1.5考虑在具有Q段链路的路径上发送一个F比特的分组。
每段链路以R bit/s速率传输。
该网络负载轻，因此没有排队时延。
传播时延可忽略不计。
a）假定该网是一个分组交换虚电路网络。
VC建链时间为t s s，假定发送层对每个分组增加总计h比特的首部。
从源到目的地发送该文件需要多长时间？b）假定该网络是一个分组交换数据报网络，使用无连接服务。
现在假定每个分组具有2h 比特的首部。
发送该分组需要多长时间？c）最后，假定该网络是电路交换网。
进一步假定源和目的地之间的传输速率是R bi t/s。
假定t s为建链时间，h比特的首部附加在整个文件上，发送该分组需要多长时间？解答：a）t s＋Q（F＋h）/Rb）Q（F＋2h）/Rc）t s＋（F＋h）/R1.6．这个基本问题开始研究传播时延和传输时延，这是数据网络中两个重要概念。
考虑两台主机A和B由一条速率为R bit/s的链路相连。
假定这两台主机相隔m米，沿该链路的传播速率为s m/s。
主机A向主机B发送长度为L比特的分组。
a）根据m和s表达传播时延d prop。
b）根据L和R确定分组的传输时间d trans。
c）忽略处理时延和排队时延，得出端到端时延的表达式。
d）假定主机A在时刻t=0开始传输该分组。
在时刻t=d trans，该分组的最后一个比特在什么地方？e）假定d prop大于d trans。
在时刻t= d trans，该分组的第一个比特的何处？f）假定d prop小于d trans。
在时刻t= d trans，该分组的第一个比特的何处？g）假定s=2.5×108，L=100b，R=28kb/s。
求出d pro等于d trans的距离m。
解答：a）d prop=m/sb）d trans=L/Rc）d end-end= d prop＋d trans= m/s＋L/Rd）在主机A的出链路上，正要向主机B传播。
e）该分组的第一个比特在从A到B的链路上传输f）该分组的第一个比特已经到达Bg）由m/s=L/R得m=Ls/R=2.5×108 ×0.1/28=8.93×105第二章习题1．是非判断题。
a.假设用户请求由某些文本和两幅图片组成的Web页面。
对于这个页面，客户机将发送一个请求报文及接收三个响应报文。
b.两个不同的Web页面（例如，/research.html及/students.html）可以通过同一个持久连接发送。
c.在浏览器和起始服务器之间使用非持久连接的话，一个TCP报文段可能携带两个不同的HTTP服务请求报文。
d.在HTTP响应报文中的Date：首部指出了该报文中的对象最后一次更新的日期。
解答：a : Falseb : Truec : False。
非持久连接中，每个TCP连接只传输一个请求报文和一个响应报文。
d : False。
Last-Modified:首部行指出该报文中的对象最后一次更新的日期。
3.19判断下面的问题，并简要说明你的结论。
a)在选择重传协议中，发送方可能会收到在其当前窗口之外的报文的ACK。
True。
假设发送方窗口大小为3，在t0时刻发送包1、2、3；在t1时刻，接收方确认包1、2、3发送对应的ACK；在t2时刻发送方超时，再次发送包1、2、3；在t3时刻接收方接到重复数据再次发送对应的确认包；在t4时刻发送方接到接收方在t1时刻发送的确认报文，同时移动窗口到包4、5、6；在t5时刻发送方又接受到1、2、3的确认报文，这些ACK在发送方的窗口外。
b)在GBN协议中，发送方可能会收到落在其当前窗口之外的报文的ACK。
True。
情况与a列举的相同。
c)在发送方和接收方的窗口都为1时，比特交替协议和选择重传协议相同。
True。
d)比特交替协议与发送方和接收方窗口都为1的GBN协议相同。
True。
在窗口为1的情况下，SR，GBN和比特交替协议在功能上是相同的。
窗口大小为1排除了报文乱序的可能性。
累计的ACK报文跟普通的ACK报文一样仅仅是确认在窗口中的一个分组。
4.10虑互联3个子网（子网1，子网2和子网3）的路由器。
假定在这3个子网中的每个所有接口要求具有前缀223.1.17/24.还假定子网1要求支持多达125个接口，子网2和子网3每个都要求支持多达60个接口。
提供3个满足这些限制的网络地址（形式为a.b.c.d/x）。
解答：223.1.17.0/25223.1.17.128/26223.1.17.192/264.14考虑在图4－17中显示的拓扑。
以顺时针12：00开始标记具有主机的3个子网为网络A,B 和C.标记没有主机的子网为网络D,E和F。
a.为这6个子网分配网络地址，要满足下列限制：所有地址必须从214.97.254/23起分配；子网A应当具有足够地址以支持250个接口；子网B应当具有足够地址以支持120个接口；子网C应当具有足够地址以支持120个接口。
当然，子网D,E和F应当支持两个接口。
对于每个子网，分配应当具有的形式是a.b.c.d/x-e.f.g.h/y。
b.使用你对（a）部分的答案，为这3台路由器每个都提供转发表（使用最长前缀匹配）。
解答：a. 从214.97.254/23开始，可能的一个分配为Subnet A: 214.97.255/24 (256 addresses)Subnet B: 214.97.254.0/25 - 214.97.254.0/29 (128-8 = 120 addresses)Subnet C: 214.97.254.128/25 (128 addresses)Subnet D: 214.97.254.0/31 (2 addresses)Subnet E: 214.97.254.2/31 (2 addresses)Subnet F: 214.97.254.4/30 (4 addresses)另外，更规范的分配方案Subnet A: 214.97.255.0/24 - 214.97.255.0/30 (256-4=252 addresses)Subnet B: 214.97.254.0/25 - 214.97.254.0/30 (128-4=124 addresses)Subnet C：214.97.254.128/25 - 214.97.254.128/30 (128-4=124 addresses ) Subnet D: 214.97.255.0/30 (4 addresses)Subnet E: 214.97.254.0/30 (4 addresses)Subnet F: 214.97.254.128/30(4 addresses)b. Router1最长前缀匹配输出接口11010110 01100001 11111111 Subnet A11010110 01100001 11111110 0000000 Subnet D11010110 01100001 11111110 000001 Subnet FRouter2最长前缀匹配输出接口11010110 01100001 11111111 0000000 Subnet D11010110 01100001 11111110 0 Subnet B11010110 01100001 11111110 0000001 Subnet ERouter3最长前缀匹配输出接口11010110 01100001 11111111 000001 Subnet F11010110 01100001 11111110 0000001 Subnet E11010110 01100001 11111110 1 Subnet C4.17考虑在图4-20建立网络。
假定ISP此时为路由器分配地址126.13.89.67以及本地网络的网络地址是192.168/16。
a.在本地网络中为所有接口分配地址。
b.假定每台主机具有两个进行中的TCP连接，所有都是对主机128.119.40.86的端口。
在NAT转换表中提供6个对应项。
解答：a.主机地址为192.168.0.1，192.168.0.2，192.168.0.3路由器本地端接口IP 地址为192.168.0.4b.4.21考虑习题图21网络。
对于表明的链路费用，用Dijkstra的最短路径算法计算出从x到所有网络节点的最短路径。
通过计算一个类似于4-3的表，说明该算法是如何工作的。
习题图21 解答：步骤N’D(s),P(s)D(t),P(t)D(u),P(u)D(v),P(v)D(w),P(w)D(y),P(y)D(z),P(z)0 x ∞∞∞3,x 1,x 6,x ∞1 xw ∞∞4,w 2,w 6,x ∞2 xwv ∞11,v 3,v 3,v ∞3 xwvu 7,u 5,u 3,v ∞4 xwvuy 7,u 5,u 17,y5 xwvuyt 6,t 7,t6 xwvuyts 7,t7 xwvuytsz另一个可能的答案：步骤N’D(s),P(s)D(t),P(t)D(u),P(u)D(v),P(v)D(w),P(w)D(y),P(y)D(z),P(z)0 x ∞∞∞3,x 1,x 6,x ∞1 x w∞∞4,w 2,w 6,x ∞2 xw v∞11,v 3,v 3,v ∞3 xwv y∞7,y 3,v 17,y4 xwvy u7,u 5,u 17,y5 xwvyu t6,t 7,t6 xwvyut s7,t7 xwvuyts z4.23考虑习题23图所示的网络。
假定每个节点初始时知道到其每个邻居的费用。
考虑距离向量算法，说明节点z的距离表表项。
习题23z 图解答:费用到从u v x y z v ∞∞∞∞∞x ∞∞∞∞∞y ∞∞∞∞∞z ∞ 5 2 10 0费用到从u v x y z v 1 0 ∞15 5 x 2 ∞0 1 2 y ∞15 1 0 10 z 4 5 2 3 0费用到从u v x y z v 1 0 3 15 5 x 2 3 0 1 2 y 3 15 1 0 3 z 4 5 2 3 0费用到从u v x y z v 1 0 3 4 5 x 2 3 0 1 2 y 3 4 1 0 3 z 4 5 2 3 0第5章 习题5.4 考虑图5-8中所示的4比特生成多项式G ，假设D 的值为10101010。
R 的值是什么？ 答：如果我们用 1001 整除 10101010000，我们会得到 10111101, 以及一个余数R = 101 5.9如下图所示，考虑3个LAN 通过两台路由器互联。
A ． 将适配器包含在内，重画这个图。
B ． 对所有的接口分配IP 地址。
对子网1使用的地址形式为111.111.111.xxx ，对子网2使用的地址形式为122.222.222.xxx ，对子网3使用的地址形式133.133.133.xxx 。