第4章 网络层

计算机网络谢希仁第四章：网络层1、网络层向上提供的服务有哪两种？试比较其优缺点。

（教材109）答：网络层向上提供了数据报和虚电路两种服务，其优缺点的比较如下：(1)虚电路是面向连接的，提供的服务可以保证数据传输的可靠性和投递顺序的正确性；数据报是无连接的，只提供尽最大努力的交付，不能保证传输的可靠性和投递顺序的正确性。

(2)网络采用数据报传输方式可大大简化网络层的结构；虚电路让电信网络负责保证可靠通信所采取的措施，使得电信网的结点交换机复杂而昂贵。

但是相对而言，采用数据报时，由主机负责端到端的可靠性，包括差错处理和流量控制，因此主机的处理负担较大。

（3）虚电路有连接建立和释放阶段，数据传输启动慢；数据报不用建立连接，数据传输启动快。

（4）为了在交换结点进行存储转发，在使用数据报时，每个分组必须携带完整的地址信息。

而在使用虚电路的情况下，每个分组不需要携带完整的目的地址，只需要有一个简单的虚电路号码标识，这就使得虚电路分组中的控制信息部分的比特数减少，从而减少了系统开销。

（5）虚电路在连接建立的阶段确定数据传输的路由，属于同一条虚电路的分组均按照同一条路由进行转发；数据报对每个分组都独立的做路由选择。

显然，在数据传输阶段，数据报的路由处理负担较大。

但是在网络出现故障的情况下，所有通过故障结点的虚电路都不能工作，而数据报可以灵活的选择替代路由。

2、网络互连有何实际意义？进行网络互连时，有哪些共同的问题需要解决？（教材110）答：（1）单一的网络无法满足各种用户的多种需求，因此，把许多种不同类型的物理网络互相连接在一起，可以实现更大范围内的通信。

实际中使用的TCP/IP 协议，定义了一种抽象的网络，隐藏了互连的各种不同物理网络的细节，使得互连后的网络像一个单一的大网络。

（2）进行网络互连时，需要解决的共同的问题：不同的寻址方案、不同的最大分组的长度、不同的网络接入机制、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（面向连接的服务和无连接的服务）、不同的网络管理和控制方式等。

第4 章网络层4-01网络层向上提供的服务有哪两种？试比较其优缺点。

答案：虚电路服务和数据报服务。

虚电路的优点：虚电路服务是面向连接的，网络能够保证分组总是按照发送顺序到达目的站，且不丢失、不重复，提供可靠的端到端数据传输；目的站地址仅在连接建立阶段使用，每个分组使用短的虚电路号，使分组的控制信息部分的比特数减少，减少了额外开销；端到端的差错处理和流量控制可以由分组交换网负责，也可以由用户机负责。

虚电路服务适用于通信信息量大、速率要求高、传输可靠性要求高的场合。

虚电路的缺点：虚电路服务必须建立连接；属于同一条虚电路的分组总是按照同一路由进行转发；当结点发生故障时，所有通过出故障的结点的虚电路均不能工作。

数据报的优点：数据报服务不需要建立连接；每个分组独立选择路由进行转发，当某个结点发生故障时，后续的分组可以另选路由，因而提高了通信的可靠性。

数据报服务的灵活性好，适用于传输可靠性要求不高、通信子网负载不均衡、需要选择最佳路径的场合。

数据报的缺点：数据报服务是面向无连接的，到达目的站时不一定按发送顺序，传输中的分组可能丢失和重复，提供面向无连接的、不可靠的数据传输；每个分组都要有目的站的全地址；当网络发生故障是，出故障的结点可能会丢失数据，一些路由可能会发生变化；端到端的差错处理和流量控制只由主机负责。

4-02网络互连有何实际意义？进行网络互连时，有哪些共同的问题需要解决？答案：网络互连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。

网络互连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；等等。

第四章网络层1.网络层向上提供的服务有哪两种？是比较其优缺点。

2.作为中间设备，转发器、网桥、路由器和网关有何区别？3.试简单说明下列协议的作用：IP、ARP和ICMP。

4.IP地址分为几类？各如何表示？IP地址的主要特点是什么？5.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？6.（1）子网掩码为255.255.255.0代表什么意思？（2）一网络的现在掩码为255.255.255.248，问该网络能够连接多少个主机？（3）一A类网络和一B网络的子网号subnet-id分别为16个1和8个1，问这两个子网掩码有何不同？（4）一个B类地址的子网掩码是255.255.240.0。

试问在其中每一个子网上的主机数最多是多少？(5)一A类网络的子网掩码为255.255.0.255；它是否为一个有效的子网掩码？(6)某个IP地址的十六进制表示C2.2F.14.81，试将其转化为点分十进制的形式。

这个地址是哪一类IP地址？(7)C类网络使用子网掩码有无实际意义？为什么？7.试辨认以下IP地址的网络类别。

（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）200.3.6.28. 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？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？10.什么是最大传送单元MTU？它和IP数据报的首部中的哪个字段有关系？11.在因特网中将IP数据报分片传送的数据报在最后的目的主机进行组装。

还可以有另一种做法，即数据报片通过一个网络就进行一次组装。

是比较这两种方法的优劣。

12. 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。

{第四章网络层1.网络层向上提供的服务有哪两种是比较其优缺点。

网络层向运输层提供“面向连接”虚电路（Virtual Circuit）服务或“无连接”数据报服务前者预约了双方通信所需的一切网络资源。

优点是能提供服务质量的承诺。

即所传送的分组不出错、丢失、重复和失序（不按序列到达终点），也保证分组传送的时限，缺点是路由器复杂，网络成本高；后者无网络资源障碍，尽力而为，优缺点与前者互易2.网络互连有何实际意义进行网络互连时，有哪些共同的问题需要解决网络互联可扩大用户共享资源范围和更大的通信区域[进行网络互连时，需要解决共同的问题有：不同的寻址方案不同的最大分组长度不同的网络接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3.作为中间设备，转发器、网桥、路由器和网关有何区别中间设备又称为中间系统或中继(relay)系统。

物理层中继系统：转发器(repeater)。

数据链路层中继系统：网桥或桥接器(bridge)。

、网络层中继系统：路由器(router)。

网桥和路由器的混合物：桥路器(brouter)。

网络层以上的中继系统：网关(gateway)。

4.试简单说明下列协议的作用：IP、ARP、RARP和ICMP。

IP协议：实现网络互连。

使参与互连的性能各异的网络从用户看起来好像是一个统一的网络。

网际协议IP是TCP/IP体系中两个最主要的协议之一，与IP协议配套使用的还有四个协议。

ARP协议：是解决同一个局域网上的主机或路由器的IP地址和硬件地址的映射问题。

RARP：是解决同一个局域网上的主机或路由器的硬件地址和IP地址的映射问题。

（ICMP：提供差错报告和询问报文，以提高IP数据交付成功的机会因特网组管理协议IGMP：用于探寻、转发本局域网内的组成员关系。

地址分为几类各如何表示IP地址的主要特点是什么分为ABCDE 5类;每一类地址都由两个固定长度的字段组成，其中一个字段是网络号 net-id，它标志主机（或路由器）所连接到的网络，而另一个字段则是主机号 host-id，它标志该主机（或路由器）。

计算机⽹络考研题库-⽹络层章节题库（圣才出品）第4章⽹络层⼀、单项选择题1．路由器连接的异构⽹络指的是（）。

A．⽹络的拓扑结构不同B．⽹络中计算机操作系统不同C．数据链路层和物理层均不同D．数据链路层协议相同，物理层协议不同【答案】C【解析】⽹络的异构性指的是传输介质、数据编码⽅式、链路控制协议以及不同的数据单元格式和转发机制，这些特点分别在物理层和数据链路层协议中定义。

2．⼀个C类地址，采⽤了255.255.255.240作为⼦⽹掩码，那么这个C类地址可以划分为（）个⼦⽹。

A．16B．32C．64D．128【答案】A【解析】先将⼦⽹掩码转换成⼆进制得到11111111.11111111.11111111.11110000。

C类地址的主机号是8位的，⼦⽹掩码最后8位中⾼4位为1，说明现在⽤⾼4位来表⽰⼦⽹，因此可以得到16个⼦⽹。

3．下列地址中，不属于多播地址的是（）。

A．225.189.123.43B．239.14.68.89C．240.32.22.12D．224.0.0.255【答案】C【解析】⽤⼆进制表⽰时，多播地址必定以1110开头，剩下28位⽤来表⽰多播地址。

⽤点分⼗进制法表⽰是224.0.0.0到239.255.255.255，240.32.22.12不在这个范围之内。

4．⼀台路由器的静态路由表中有如下四个项：表4-1那么它们可以（）。

A．聚合到202.87.96.0／21B．聚合到202.87.104.0／21C．聚合到202.87.96.0／19D．不可以聚合【答案】C【解析】因为它们的前两个字节都相同，转换为⼆进制后，第三个字节的前三位都是001，⽬的⽹络的地址前19位都相同，所以它们可以聚合成202.87.96.0／19。

5．假定⼀台主机的IP地址是222.205.74.56，⼦⽹掩码为255.255.240.0，该⼦⽹地址为（）。

A．222.205.0.0B．222.205.64.0C．222.205.72.0D．222.205.74.0【答案】B【解析】⼦⽹掩码转换为⼆进制后为：11111111.11111111.11110000.00000000；IP地址转换为⼆进制后为：11011110.11001101.01001010.00111000；两者相与后得11011110.11001101.01000000.00000000，即222.205.64.0。

第4章网络层一、课程引入1.OSPF的名字是开放最短路径优先(Open Shortest Path First)，是为克服 RIP 的缺点在 1989 年开发出来的。

2.OSPF 的原理很简单，但实现起来却较复杂。

二、新课讲授第4章网络层4.5.3 内部网关协议 OSPF1. OSPF 协议的基本特点⏹“开放”表明 OSPF 协议不是受某一家厂商控制，而是公开发表的。

⏹“最短路径优先”是因为使用了 Dijkstra 提出的最短路径算法 SPF⏹采用分布式的链路状态协议 (link state protocol)。

⏹注意：OSPF 只是一个协议的名字，它并不表示其他的路由选择协议不是“最短路径优先”。

2.三个要点：⏹向本自治系统中所有路由器发送信息，这里使用的方法是洪泛法。

⏹发送的信息就是与本路由器相邻的所有路由器的链路状态，但这只是路由器所知道的部分信息。

⏹“链路状态”就是说明本路由器都和哪些路由器相邻，以及该链路的“度量”(metric)。

⏹只有当链路状态发生变化时，路由器才用洪泛法向所有路由器发送此信息。

3.链路状态数据库 (link-state database：(1)由于各路由器之间频繁地交换链路状态信息，因此所有的路由器最终都能建立一个链路状态数据库。

(2)这个数据库实际上就是全网的拓扑结构图，它在全网范围内是一致的（这称为链路状态数据库的同步）。

(3)OSPF 的链路状态数据库能较快地进行更新，使各个路由器能及时更新其路由表。

(4)OSPF 的更新过程收敛得快是其重要优点。

4.OSPF 的区域 (area)：(1)为了使 OSPF 能够用于规模很大的网络，OSPF 将一个自治系统再划分为若干个更小的范围，叫做区域。

(2)每一个区域都有一个 32 位的区域标识符（用点分十进制表示）。

(3)区域也不能太大，在一个区域内的路由器最好不超过 200 个。

5.OSPF 的其他特点：(1)OSPF 对不同的链路可根据 IP 分组的不同服务类型 TOS 而设置成不同的代价。

第四章-网络层试题第4章网络层填空题1. 在因特网中，远程登录系统采用的工作模式为_______模式。

【解答】客户机／服务器或C／S。

【考查知识点】T elnet采用客户机／服务器模式。

2. IP数据报中总长度是指_____和______之和的长度.单位为字节。

最大长度为______字节。

当数据报分片后.总长度是指_______。

【解答】首部／数据／65535／分片后的每一个分片的首部和数据长度的总和【考查知识点】总长度字段为16位.因此数据报的最大长度为2^16-1=65535字节。

3. ping和ipconfig的作用分别是________和_______.【解答】测试网络连接情况／查看网络设置4. CSMA/CD指的是________和_______。

【解答】载波监听多路访问／冲突检测5. IP地址的编址方法共经过了三个阶段。

这三个阶段是___、____、____。

【解答】分类的IP地址／子网的划分／构成超网。

【考查知识点】对IP地址编址方法的历史了解。

6. （1）物理层使用的中间设备叫做________。

（2）数据链路层使用的中间设备叫做________或________。

（3）网络层使用的中间设备叫做________。

（4）在网络层以上使用的中间设备叫做________。

【解答】.（1）转发器（2）网桥／桥接器（3）路由器（4）网关【考查知识点】各层使用的中继物理设备。

7. IP协议配套的另外四个协议是：__________、__________、__________、_________。

【解答】ARP／RARP／ICMP／IGMP。

【考查知识点】IP协议。

8.多播地址只能用于_______地址，不能用于_______地址。

【答案】目的／源。

【考查知识点】IP多播。

9. ICMP的差错报告报文共有5种，分别是__________、__________、__________、_________、_________。