《计算机网络》第5章课后习题

《计算机网络》第5章课后习题

1.广义的网络互连可以在那几个层次上实现，分别需要用到哪些网络互连设

备？

参考答案：

广义的网络互连可以在网络体系结构的不同层次上实现,例如:

·物理层:使用中继器或集线器在不同的电缆段之间复制位信号,在物理上实现同类局域网络不同网段的互连;

·数据链路层:使用网桥或交换机在局域网之间转发数据帧,可以用mac地址寻址,高效实现不同局域网络之间的互连与通信;

·网络层:使用路由器在不同的网络之间存储转发分组,用ip地址寻址,可以实现不同类别链路的网络互连,这也是因特网的主要技术基础;

·传输层及应用层:使用网关提供更高层次的互连,用端口号或其他特定标识寻址,主要应用在不同类别的网络(例如:因特网与sna的网间通信)的互连.

2、为什么说因特网可以在不可靠的网络层上实现可靠的传输服务？

参考答案：

因为因特网的网络层使用数据报通信,没有应答,重传等保证机制,所以提供的是一种不可靠的网络服务;因特网的可靠传输服务主要由tcp协议来完成,tcp协议不仅保证可靠传输,还提供流量控制和拥塞控制等服务,这样tcp与ip协议的结合就可以完成可靠的网络传输服务.

3、有人说，既然局域网接入因特网需要使用路由器，而路由器已经完成本地网络与因特网之间的连接，何必还要使用NAT或PAT？请对这个疑问做出合理的解答。

参考答案：

主要由于Ipv4地址的空间的局限性，IPV4地址短缺造成的。

4、因特网中存在三种地址和两种地址转换机制，这两种地址转换机制的特点和区别是什么？这三种地址存在的意义何在？

参考答案： 因特网上普遍存在的三种地址分别是主机域名、IP地址、和局域网卡上的MAC 地址（拨号上网不需要这种地址），两种地址转换机制分别是DNS和 ARP，DNS 用于完成主机域名到IP地址的转换，是一个全球性的分布式应用；ARP则是完

成局域网内主机IP到MAC地址的转换，是一种局部性的应用。

因特网为什么使用了三种地址进行通信？这是因为：

首先，主机域名可以帮助人们记忆网络主机地址，因为它一般使用英文缩写；IP地址则是完成TCP/IP网络通信所必需，使用IP地址可以惟一性的确定通信所需要的网络主机或路由器（接口），所有的域名也必须转换成为IP地址之后才能用于网络通信（IP协议使用IP地址进行数据传输）；

而MAC地址最为有趣，可以注意到在点堆点的通信协议中（如PPP）,其实并不需要MAC地址，从理论上，MAC地址对于因特网来说，显然是可有可无的。之所以需要MAC地址，是因为需要支持多种网络技术的发展，并保持网络链路层发展的独立性，例如在局域网络中还存在IPX/SPX、 AppleTalk等网络技术，保留了MAC地址，就可以使得网络技术在不同的应用领域中，保留最大可能的多样性和选择余地。

5、请分别计算MAC地址、IP v4和IP v6的地址空间？

参考答案：

MAC地址、IP v4和IP v6的地址空间与其相应的协议地址位地址长度有关，这三种地址的长度分别为：48、32、128位，所以相应的地址空间分别为248 281,474,976,710,656个232 4,294,967,296个

2128 340,282,366,920,938,000,000,000,000,000,000,000,000个

6、为什么arp查询要封装在广播帧中为什么arp的应答帧中需要包含特定的mac地址？

参考答案：

arp模块运行在每个局域网上主机的网卡接口上,并在某个共享介质的因特网子网的范围内工作,在该子网内,所有主机(接口)的ip地址的网络号(netid)相同.由于工作范围局限于某个局域网内(不跨越路由器),所以所有的arp查询只是在局域网内运行,不需要形成ip数据报,所以,arp查询是封装在链路层帧运作的.而arp的功能在于将特定的ip地址转换成mac地址,所以先决条件是已知ip地址,后求mac地址,所以在查询的mac帧必定包含ip地址,并以广播的形式在局域网上传播,而应答帧(如果可能产生的话)则必定包含与该ip相关的mac地址. 7、因特网所提供的网络层服务是怎样的？

因特网所提供的网络层服务所提供的是端到端（end-to-end）的不可靠的IP数据报服务。

8、因特网可以提供那些传输层服务，因特网应用层协议对这些服务是如何选择的？

参考答案：

因特网上进程到进程（process-to-process）的数据交换是通过TCP（可靠的）/UDP这样的传输层协议完成的。因特网应用层协议对这些服务进行选择的基本要素有三个：数据丢失（某些应用要求100%数据完整，某些则允许一定范围的数据损失）、带宽需求（某些应用对网络带宽比较高，有些则对带宽要求可以比较灵活）、实时性要求（有些应用则对数据到达的时间上比较敏感）。对上述要素的综合考虑后，可以对传输层服务协议做出选择。

9、为什么大部分dns应用都选用udp作为传输层协议？

参考答案：

dns不涉及具体数据的传输,不存在数据丢失的问题.如果,dns数据在传输过程中丢失,可以设置超时重发.dns应用数据量并不大,但是应用频度很高,对带宽的要求不高.dns对实时性有一定的要求,因为dns服务效率的低下会直接影响到网络的服务效率.综合以上因素,对大部分dns应用都选用udp作为传输层协议就不难理解了.

10、TCP为什么要采用“三次握手”的方式进行联接的建立和断开？

参考答案：

TCP连接要采用“握手”的方式进行相互之间的通信参数（例如计数器初始值）的设置和交换（两次握手），第三次握手的意义在于表明连接建立成功，通讯正式开始，而第三次握手往往伴随正式数据发送而行，被称为“捎带应答”。

TCP连接断开的实际上进行了“四次握手”，其中的原因是，TCP建立的是所谓“全双工”通信方式，通信双方都有可能向对方发送数据，而一方结束通信需要“两次握手”进行交互，双方都要表示出“结束”的意愿，所以需要“四次握手”。从这里可以看出，“可靠”传输协议的通信规范的设计是十分严谨的。

11、在因特网协议中，各层的PDU分别是什么？

在因特网协议中，各层的PDU分别是：

应用层：报文（message）

传输层：段（segment）,数据报（datagram）

网络层：报文分组

链路层：帧（frame）

物理层：比特（bit）

12、TCP面向连接的特点与虚电路面向连接的特点之间有什么区别？

参考答案：

TCP的面向连接的特点表现在：连接的状态存在于网络边缘的主机中，网络中的路由器并不保留传输中的连接状态，因此可以保证高度的灵活性和网络的健壮性，但不能保证传输带宽和实时性。某个路由器的失效不会影响到已经建立的连接。虚电路面向连接特点表现在：连接的状态存在于网络中数据经过的所有节点上（包括路由器），因此可以保证传输带宽和通信的实时性。但是某个路由器的失效会影响到已经建立的连接，只有重新建立新的虚电路连接后才能继续进行通信。

13、IP v4都有哪些地址分类？CIDR是怎么回事？子网掩码有什么用处？

参考答案：

使用CIDR进行IP地址分配可以减少资源浪费，网络地址不再受A、B、C类的限制，IP地址的子网掩码也不必受8位、16位或24位的限制，所以其子网掩码格式被改为：a.b.c.d/x，其中x是子网掩码的位数。

14、IPV6对IPV4做了哪些改进？IPV6的实现主要采取哪些方法？

参考答案：

IPv4 的去点和不足：地址空间的局限性；性能；安全性；配置。而IPv6 的变化主要体现在以下的五个方面：扩展地址、简化头格式、增强对于扩展和选项的支持、标记流和身份验证和保密。扩展地址：IPv6 的地址结构除了把32 位地址空间扩展到128 位外，还对IP 主机可能获得的不同类型地址做了一些调整。IPv6 中取消了广播地址而代之以任意点播地址。IPv4 中用于指定一个网络接口的单播地址和用于指定有一个或者多个主机侦听的多播地址基本不变。简化的包头：IPv6 的包头有8 个字段。而IPv4 中包含至少12 个不同的地段，而且长

度在没有选项的时为20 个字节，但在包含选项的时可达60 字节。IPv6 试用了固定格式的包头并减少了需要检查和处理的字段数量，使路由器效率更高。简化的包头是IP 的工作方式在某些部分也发生了变化。一方面，所有的包头长度统一，因而不需要包头长度字段。另外通过修改包分段的规则可以在包头去掉一些字段。最后去掉IP 头校验而不会影响起可靠性，这主要是由于头校验的工作讲交给更高层协议TCP 和UDP 完成。对扩展和选项支持的改进：IPv6 把选项加在单独的扩展头中。通过这种方式，选项头只有在有必要的时候才进行检验和处理。而IPv4 则是在IP 头的尾部加入这些选项。标记流：IPv6 实现了流的概念。流是指从一个特定的源向一个特定的目的地的包序列，源点希望在中间路由器实现对这些包进行特殊的处理。因此，路由器需要有办法区分一个包是否属于同一流。这样路由器就可以对流中的包进行高效处理。而IPv4，对所有的包大致同等对待，路由器按照自己的意愿来处理包进行单独处理，而不考虑包的归属性。身份验证和保密：IPv6 有一套的完整的安全保护机制。IPv6 实现了两种安全扩展性：IP 身份验证头AH 和IP 封装安全数据ESP。 15、路由协议主要可以分那两大类,各自完成那些任务？

参考答案：

因特网是一个个局部的,区域的,国家的和国际的isp"网络"互联而成的松散的联盟.实际上,在因特网中还有另外一种网络组织形态,那就是所谓的"自治系统(autonomous system,as)".as是由一组路由器组成的集合,处于同样的管理和技术手段控制之下,并运行同样的路由协议.

在因特网中的路由协议则分成两大类,一类是运行在as内部的,完成as内部的路由选择;另一类则是运行在as之间的,完成穿越不同as的数据报的路由导向. 16、企业、学校一般通过何种形式接入因特网，家庭用户可以通过那些方式接入？

参考答案：

企业、学校的网络中的计算机一般通过局域网和路由器接入因特网；家庭用户可以通过电话拨号、ISDN、ADSL和光纤电缆混合网络等接入因特网。

17、在因特网配置完成后，可以通过那些命令来测试因特网上的主机是否能否连通？该命令的工作协议是什么？

参考答案：

ping、tracert等命令可以用来测试网络主机是否可以连通。这些命令的工作协议是ICMP。

18、在windwos操作系统中，如果配置TCP/IP协议时不使用DHCP，哪些参数是必须设置的？所谓“默认网关”的IP地址的实际含义是什么？因特网上的主机如何自动获得IP地址，需具备什么条件？

参考答案：

在配置TCP/IP的过程中，如果采用静态IP的方式，则IP地址、子网掩码、默认网关、默认DNS服务器等参数需要人工进行配置；默认网关IP地址实际上是局域网接入因特网时的路由器接口地址。

在配置TCP/IP的过程中，如果采用动态IP的方式，则需要在子网中配置DHCP 服务器，DHCP对运行客户端和服务器的计算机都适用。当运行客户软件的计算机移至一个新的网络时，就可使用DHCP获取所需要的配置信息。DHCP也可以给运行服务器进程而且位置固