计算机网络与通信第6章习题.docx

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计算机网络与通信第6章习题

第6章：

网络层

1.机B通信，请问A如何得到主机B的MAC地址？

〔说明采用的协议以及查找过程〕

解答：

主机A采用地址解析协议ARP获得主机B的MAC地址，详细过程如下：

表查找与之对应的MAC地址。

假设可以找到，不再进展地址解析；否那么，那么以播送方式发送一个ARP恳求分组，该恳求分组中包含主机A的IP地址、MAC地址以及主机B的主机地址。

（2）主机B在接收到ARP恳求分组时，将完成地址解析，并发送ARP应答分组，该分组包含了主机B的MAC地址。

（3）主机A收到来自主机B的ARP应答分组时，将提取主机B的IP地址和MAC地址参加到ARP高速缓存表中，然后将具有完好的源IP地址、目的IP地址、目的MAC地址和数据作为一个发送分组，传送给数据链路层并封装成帧。

2.考虑如下列图的采用基于间隔矢量的路由选择算法的子网。

假设路由器C刚启动，并测得到达它的邻接路由器B、D、E的时延分别等于6、3、5。

此后，路由器C依次收到以下矢量：

来自D的〔16，12，6，0，9，10〕、来自E的〔7，6，3，9，0，4〕以及来自B的〔5，0，8，12，6，2〕。

上面的矢量表示的是发送该矢量的结点分别与结点A、B、C、D、E、F的延时。

那么路由器C在收到3个矢量之后的新路由表是什么？

解答：

路由器C测得到达自己的邻接路由器B、D和E的时延分别等于6、3和5。

在收到来自D的矢量〔16、12、6、0、9、10〕后，路由器C的路由表如表1所示。

表1

站点

下一跳

度量

站点

下一跳

度量

A

D

19

D

D

3

B

B

6

E

E

5

C

-

-

F

D

13

自E的矢量〔7，6，3，9，0，4〕后，路由器C的路由表如表2所示。

表2

站点

下一跳

度量

站点

下一跳

度量

A

E

12

D

D

3

B

B

6

E

E

5

C

-

-

F

E

9

在收到来自B的矢量〔5，0，8，12，6，2〕后，路由器C的路由表如表3所示。

表3

站点

下一跳

度量

站点

下一跳

度量

A

B

11

D

D

3

B

B

6

E

E

5

C

-

-

F

B

8

3.一个有50个路由器的网络，采用基于矢量间隔算法的路由选择算法，路由表的每个表项长度为6字节，每个路由器都有3个邻接路由器，每秒与每个邻接路由器交换1次路由表。

那么每条链路上由于路由器更新路由信息而消耗的带宽是多少？

解答：

在该网络上共有50个路由器，因此每个路由器的路由表的大小为6*8*50=2400b。

在基于间隔矢量的路由选择算法中，每个路由器都定期地与所有相邻的路由器交换整个路由表，并以此更新自己的路由表项。

由于每个路由器每秒与自己的每个邻接路由器交换1次路由表，一条链路连接两个路由器，因此，每秒在一条链路上交换的数据为2*2400=4800b，即由于更新路由信息而消耗的带宽为4800b/s。

4.假设有一个IP数据报，头部长度为20B，数据局部长度为2000B。

现该分组从源主机到目的主机需要经过两个网络，这两个网络所允许的最大传输单元MTU为1500B和576B。

请问该数据报如何进展分片？

解答：

头部长为20B，数据局部长为2000B的IP数据报在经过MTU为1500B的第一个网络时进展分片，分为2个分片，分片1携带1480B的数据，而分片2携带520B的数据。

在经过MTU为576B的第二个网络时，分片1仍然需要进一步分片，分为3个分片，分片3和分片4都携带556B的数据，分片5携带368B的数据。

因此，目的主机将收到4个分片，即分片2、分片3、分片4、分片5。

5.假设主机A要向主机B传输一个长度为512KB的报文，数据传输速率为50Mb/s，途中需要经过8个路由器。

每条链路长度为1000km，信号在链路中的传播速度为200000km/s,并且链路是可靠的。

假定对于报文与分组，每个路由器的排队延迟时间为1ms，数据传输速率也为50Mb/s。

那么，在以下情况下，该报文需要多长时间才能到达主机B？

（1）采用报文交换方式，报文头部长为32B；

（2）采用分组交换方式，每个分组携带的数据为2KB，头部长为32KB。

解答：

（1）假设采用报文交换方式，由于报文头部长为32B，报文携带的数据为512KB，整个报文长为〔32+512*1024〕*8=4194560〔b〕。

数据传输速率为50Mb/s，那么发送该报文所需的传输延时为4194560/50〔us〕≈84（ms）。

另外，报文经过每个路由器的排队时延为1ms，在每条链路上的传播时延为1000/200000=0.005（s）=5（ms）>

因此，该报文从主机A到主机B所需的总时间=9*传输时延+9*传播时延+8*

（2）假设采用分组交换方式，由于分组头部长为32B，每个分组携带的数据为2KB，每个分组的总长度为〔32+2*1024〕*8=16640〔b〕，分组的个数N为512/2=256。

数据传输速率为50Mb/s，那么发送该一个分组所需的传输时延为16640/50（us）≈0.33（ms）。

另外，每个分组经过每个路由器的排队时延为1ms，在每条链路上的传播时延为1000/200000=0.005（s）=5（ms）。

因此，从主机A到主机B发送所有分组所需的总时间为主机A发送〔N-1〕个分组的传输时延加上最后一个分组从主机A到主机B的总时间，即等于〔N-1〕*传输时延+9*传播时延+8*排队时延=〔256-1〕*0.33+9*0.33+9*5+8*1≈140（ms）。

6.5台主机A、B、C、D、E经过路由器R1、R2、R3、R4连接的网络构造如下列图。

试答复以下问题：

（1）主机A到主机B的IP数据报经过的途径和主机B到主机A经过的途径是否一定一样？

（2）请写出路由器R1的静态路由表。

解答:

（1）由于主机A和主机B之间只存在一条途径A←→R1←→R4←→B,因此主机A到主机B的IP数据报与主机B到主机A的IP数据报所经过的传输途径是一样的〔但方向是相反的〕

（2）路由器R1的静态路由表如表所示。

目的站点

下一跳

目的站点

下一跳

A

直接

D

R3

B

R4

E

直接

C

直接

7.某个单位的网点由4个子网组成，构造如下列图，其中主机H1、H2、H3、H4的IP地址和子网掩码如表所示。

（1）请写出路由器R1到4个子网的路由表。

（2）试描绘主机H1发送一个IP数据报到主机H2的过程〔包括物理地址解析过程。

〕

主机

IP地址

子网掩码

H1

H2

H3

H4

解答:

（1）

目的网络

子网掩码

下一跳

目的网络

子网掩码

下一跳

直接

直接

（2）主机H1向主机H2发送一个IP数据报的过程如下：

d．然后路由器R1通过ARP协议得到主机H2的MAC地址，并将其作为目的MAC地址填入封装有IP数据报的帧，然后将该帧发送到子网net2上；

e．主机H2将收到该帧，去除帧头帧尾，并最终得到从主机H1发来的IP数据报。

8.假设主机A与路由器R1相连，R1与路由器R2相连，而R2又与主机B相连。

如今主机A上有一个包含900字节数据、20字节头部的TCP报文段要传送给主机B。

请写出在3段链路〔A-R1,R1-R2,R2-B〕中传输的IP数据报头部中的总长度字段、标识字段、DF、MF和片偏移字段。

假设链路A-R1能支持的最大帧长度为1024字节〔包括14字节帧头〕，链路R1-R2能支持的最大帧长度为512字节〔包括12字节帧头〕，链路R2-B能支持的最大帧长度为512字节〔包括12字节帧头〕。

解答：

数据长度为900B，TCP报文段头部长度为20B，IP数据报头部长度为20B，那么主机A发出的IP数据报D总长度为940B，这小于链路A-R1的MTU〔即1024-14=1010B〕，因此该数据报在链路A-R1传输之前不需要分片。

此时，数据报D头部中的各字段值如下：

总长度=940；标识=x；DF=0；MF=0；片偏移=0。

当数据报D到达路由器R1时，由于链路R1-R2的MTU为512-12=500〔B〕，因此需要进展分片，分为两个IP数据报D1、D2。

其中D1头部中的各字段值如下：

总长度=500；标识=x；DF=0；MF=1；片偏移=0。

D2头部中的各字段值如下：

总长度=460；标识=x；DF=0；MF=0；片偏移=60。

当数据报D1、D2到达路由器R2时，由于链路R2-B的MTU也为512-12=500〔B〕，因此不需要继续分片，头部中的各字段值没有发生变化。

9.网络地址转换〔NAT〕的主要目的是解决IP地址短缺问题以及实现TCP负载平衡等。

在图中的设计方案中，与Internet连接的路由器采用网络地址转换。

请根据路由器的NAT表和图中给出的网络构造、IP地址，简要表达主机B向内部网络发出恳求进展通信时，边界路由器实现TCP负载平衡的过程。

路由器的NAT表

协议

内部局部地址及端口号

内部全局IP地址及端口号

外部全局IP地址及端口号

TCP

10.1.1.1：

80

10.1.1.127：

80

127.20.7.3：

3058

TCP

10.1.1.2：

80

10.1.1.127：

80

127.20.7.3：

4371

TCP

10.1.1.3：

80

10.1.1.127：

80

127.20.7.3：

3062

解答：

主要步骤如下：

（4）边界路由器接到应答包后，根据内部地址及端口号和外部地址及端口号，从NAT映射表中查找对应的内部虚拟主机地址及端口号；

10.某网络构造如下列图，假设路由器3和网络4之间的线路突然中断，按照RIP路由协议的实现方法，路由表的更新时间间隔为30s。

请写出中断30s后路由器2的路由信息表和中断500秒后路由器2的路由信息表。

注：

（1）假设到达目的网络不需要转发或目的网络不可达，用“—〞来表示“下一站地址〞；

（2）当目的网络不可达时，“跳数〞为16。

解答：

中断30s后路由器2的路由信息表〔一〕如表1所示：

表1

目的网络

下一跳地址

间隔

目的网络

下一跳地址

间隔

1

-

0

-

0

3

中断500s后路由器2的路由信息表〔二〕如表2所示：

表2

目的网络

下一跳地址

间隔

目的网络

下一跳地址

间隔

1

-

0

-

0

-

16