计算机网络实验思考题答案.docx
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计算机网络实验思考题答案
实验1IEEE802标准和以太网
练习2理解MAC地址的作用
3.参考答案
本机MAC地址
源MAC地址
目的MAC地址
是否收到，为什么
主机B
主机B的MAC
主机A的MAC
主机C的MAC
是，主机A与主机B接在同一共享模块
主机D
主机D的MAC
主机A的MAC
主机C的MAC
是，主机C与主机D接在同一共享模块
主机E
主机E的MAC
无
无
否，与主机A、C都不在同一共享模块
主机F
主机F的MAC
无
无
否，与主机A、C都不在同一共享模块
思考问题：
1.参考答案：
因为共享型设备广播转发数据包，交换型设备不广播转发数据包，所以连接在同一个共享型设备的主机会收到其他主机的数据包，而连接在同一个交换型设备的就不会这样。
2.参考答案：
集线器与交换机都是工作在数据链路层的用于数据包转发的设备，它们的区别在于集线器为广播式的转发数据包，而在交换机内部维护着一张端口与物理地址的映射表，在目的MAC地址已知的情况下，交换机会按照相应的端口转发，而不会广播转发数据包。
3.参考答案：
共享型设备在转发数据包时，采取广播转发的策略，发送到某一特定主机的数据包会被连接在同一个共享设备的多台其它主机接收，这样，其它主机就可以查看到这个数据包，从而有机会窃取敏感信息。
练习3编辑并发送MAC广播帧
5.参考答案
该地址为广播地址，作用是完成一对多的通信方式，即一个数据帧可发送给同一网段内的所有节点。
思考问题：
1.参考答案：
可以
2.参考答案：
MAC广播帧会发送给同一网段的所有主机。
练习4编辑并发送LLC帧
4.
●参考答案
帧类型
发送序号N（S）
接受序号N（R）
10（信息帧）
1
0
●参考答案
这一字段定义为长度或类型字段。
如果字段的值小于1518，它就是长度字段，用于定义下面数据字段的长度；另一方面，如果字段的值大于1536，它定义一个封装在帧中的PDU分组的类型。
思考问题：
1.参考答案：
可以通过改变控制字段的长度来编辑LLC帧的类型。
对于信息帧和监控帧，控制字段为2字节长，而对于无编号帧，控制字段为1字节长。
2.参考答案：
以太网的最短帧长度为60字节，对于长度不够60字节的数据帧，会使用在帧末尾补0的方法填充到最短帧长度。
3.参考答案：
出于厂商们在商业上的激烈竞争，IEEE的802委员会未能形成一个统一的、最佳的局域网标准，而是被迫制定了几个不同标准，如802.4令牌总线网、802.5令牌环网等。
为了使数据链路层能更好地适应多种局域网标准，802委员会就将局域网的数据链路层拆成两个子层，即逻辑链路控制LLC子层和媒体接入控制MAC子层。
与接入到传输媒体有关的内容都放在MAC子层，而LLC子层与传输媒体无关，不管采用何种协议的局域网对LLC子层来说都是透明的。
（摘自《计算机网络》P95）
4.参考答案：
传统的以太网是共享性局域网，采用载波侦听多路访问/冲突检测CSMA/CD协议。
最小帧长必须大于整个网络的最大时延位（最大时延时间内可以传输的数据位）。
如果帧长度太小，就可能出现网络上同时有两个帧在传播，就会产生冲突（碰撞）而造成网络无法发送数据。
如果数据帧太长就会出现有的工作长时间不能发送数据，而且可能超出接收端的缓冲区大小，造成缓冲区溢出。
由于多方面的限制，每个以太网帧长度都有最小的限制为60bytes，最大限制不能超过1514bytes，对于小于或者大于这个限制的以太网帧我们都可以视之为错误的数据帧，一般的以太网转发设备会丢弃这些数据帧。
（摘自网络）。
实验2地址解析协议（ARP）
练习1领略真实的ARP（同一子网）
4.
●参考答案
主要由：
IP地址、MAC地址、类型组成，下面是一个实例：
Interface:
172.16.0.22---0x10003
InternetAddressPhysicalAddressType
172.16.0.100-04-61-53-36-badynamic
172.16.0.400-e0-4c-a0-85-19dynamic
172.16.0.2700-10-dc-6f-d0-23dynamic
172.16.0.2800-0a-5e-4a-3f-efdynamic
●参考答案
假设网络中的计算机A要和计算机B交换数据，首先计算机A要得到计算机B的IP地址和MAC地址的映射关系，工作过程如下：
①计算机A检查自己的高速缓存中的ARP表，判断ARP表中是否存有计算机B的IP地址与MAC地址的映射关系。
如果找到，则完成ARP地址解析；如果没有找到，则转至②。
②计算机A广播含有自身IP地址与MAC地址映射关系的请求信息包，请求解析计算机B的IP的地址与MAC地址映射关系。
③包括计算机B在内的所有计算机接收到计算机A的请求信息，然后将计算机A的IP地址与MAC地址的映射关系存入各自的ARP表中。
④计算机B发送ARP响应信息，通知自己的IP地址与MAC地址的对应关系。
⑤计算机A收到计算机B的响应信息，并将计算机B的IP地址与MAC地址的映射关系存入自己的ARP表中，从而完成计算机B的ARP地址解析。
练习2编辑并发送ARP报文（同一子网）
思考问题：
1.参考答案：
主机F收到了ARP请求包，并且主机F给出了ARP响应包。
2.参考答案：
主机A、C、D并没有收到ARP请求包，因为主机B（路由器）并不转发MAC广播数据包。
练习3跨路由地址解析（不同子网）
5.
●参考答案.
不能，由于ARP请求是以广播的方式进行，而广播报文不能跨越子网，因此，单一ARP请求报文不能够跨越子网进行地址解析。
●参考答案.
作用是解析网关的MAC地址，ARP本身无法跨跃不同网段。
当数据要发往外部网络时，通常是首先使用ARP请求网关路由器的MAC地址，之后将数据发往网关路由器，由网关路由器进行转发。
思考问题：
1.参考答案：
主机B、C、D会收到ARP请求包，而主机B（路由器）会发送ARP响应包。
2.参考答案：
ARP请求包可以广播发送到同一网段的每台主机，所以ARP协议可以解析到同一网段每台主机的确切的物理地址。
ARP请求包不能跨越子网，所以当ARP协议要跨越子网进行解析时，只能解析到网关的物理地址。
3.参考答案：
ARP分组长度在不同网络上可能会改变。
ARP分组中含有HTYPE（硬件类型）字段，用来定义运行ARP的网络类型（例如以太网是类型1），ARP可以应用在任何网络上。
ARP分组中包含HLEN（硬件长度）字段，用来定义以字节为单位的物理地址长度（例如以太网为6）。
ARP分组中包含SHA（发送端硬件地址）和THA（目标硬件地址）用来定义物理地址，这两个字段都是可变长度字段。
ARP分组中还包括SPA（发送端协议地址）和TPA（目标协议地址）用来定义逻辑地址，这两个字段也都是可变长度字段。
所以说ARP分组在不同类型的网络中使用时，其长度可变。
4.参考答案：
ARP高速缓存生存时间由超时计时器维护，这主要有以下两个原因：
首先，高速缓存表的空间有限，若不定期删除旧纪录就无法使新纪录加入到高速缓存中来，这样一来高速缓存的作用就得不到体现。
其次，在某一时刻，若高速缓存的MAC-IP映射相对于实际主机MAC与IP映射关系不一致时（这通常是由于在此时刻之前，两主机正常通信，它们的ARP高速缓存中都存在彼此的MAC-IP映射，接下来其中一台主机更换了网卡，从而导致另一台主机高速缓存的MAC-IP映射相对于实际主机MAC与IP映射关系不一致），网络通信必然受到影响，可以通过超时计时器机制更新生存时间到期的纪录，使网络通信在短时间内恢复正常。
超时时间设置过大会使ARP高速缓存中的纪录长期得不到更新，降低高速缓存的利用率，增加高速缓存的记录与实际的地址映射不一致时恢复正常通信的时间。
超时时间设置过小，会使高速缓存的记录被频繁删除，从而导致ARP广播数据包在网络上大量出现，增加网络流量。
5.参考答案：
当ARP缓存表中已经含有要解析的条目时不需要再次发送ARP报文；当目的地址是广播地址时不需要发送ARP报文。
实验3网际协议（IP）
练习1编辑并发送IP数据报
1.参考答案
IP报文中的首部。
4.参考答案
报文数据发生变化。
发生变化的字段有：
“生存时间”和“首部校验和”。
原因：
主机B为路由器，数据包每经过一路由器“生存时间”字段的值会减1，并重新计算校验和。
8.参考答案
主机B对应于172.16.1.1的接口可以捕获到主机A所发送的报文；主机B对应于172.16.0.1的接口和主机E不能捕获到主机A所发送的报文；原因：
当“生存时间”字段的值减至为0时，路由器将该报文丢弃不进行转发。
思考问题：
1.参考答案：
在局域网中，硬件地址又称为物理地址或MAC地址（因为这种地址应用在MAC帧中），802标准为局域网规定了一种48bit的全球地址，是指局域网上每一台计算机所插入的网卡上固化在ROM中的地址。
当我们把整个因特网看成一个单一的、抽象的网络时，IP地址就是给每个连接在因特网上的设备分配一个在全世界范围是唯一的32bit的标识符。
硬件地址与IP地址的区别如下：
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。
在发送数据时，数据从高层下到底层，然后才到通信链路上传输。
使用IP地址的IP数据报一旦交给了数据链路层，就被封装成MAC帧了。
MAC帧在传输时使用的源地址和目的地址都是硬件地址，两个硬件地址都写在MAC帧的首部中。
连接在通信链路上的设备在接收MAC帧时，其根据是MAC帧首部中的MAC地址。
在数据链路层看不见隐藏在MAC帧的数据中的IP地址。
只有在剥去MAC帧首部和尾部后将MAC层的数据上交给网络层后，网络层才能在IP数据报的首部中找到源IP地址和目的IP地址。
在IP层抽象的互联网上只能看到IP数据报。
路由过程根据目的IP地址的网络号进行路由选择。
尽管互联在一起的网络硬件地址体系各不相同，但IP层抽象的互联网却屏蔽了下层这些很复杂的细节，只有我们在网络层上讨论问题，就能够使用统一的、抽象的IP地址研究设备之间的通信。
练习2特殊的IP地址
1.
（6）
●参考答案.
主机号
收到IP数据报1
主机B的接口1（172.16.1.1）、主机C、主机D
收到IP数据报2
主机B的接口2（172.16.0.1）、主机E、F
主机B的接口1（172.16.1.1）
●参考答案.
路由器使用这种地址把一个分组发送到一个特定网络上的所有主机。
所有的主机都会收到具有这种类型目的地址的分组。
2.
（5）
●参考答案.
主机号
收到主机A发送的IP数据报
主机B的接口1（172.16.1.1）、主机C、主机D
未收到主机A发送的IP数据报
主机B的接口2（172.16.0.1）、主机E、主机F
●参考答案.
这个地址用于定义在当前网络上的广播地址。
一个主机若想把报文发送给所有其他主机，就可使用这样的地址作为分组中的目的地址。
但路由器把具有这种类型地址的分组阻挡住，使这样的广播只局限在本地网络。
3.
（3）参考答案
主机F没有收到主机E发送的报文，因为使用回环地址时，分组永远不离开这个机器；这个分组就简单地返回到协议软件。
思考问题：
1.参考答案：
受限广播的数据包只能在本地网络里传递。
2.参考答案：
受限广播的IP地址是：
，这时，主机可能还不知道它所在网络的网络掩码。
甚至连它的IP地址也不知道。
路由器不转发目的地址为受限广播的数据包，这样的数据包只能在本地网络中传递。
直接广播地址的主机号为全1。
一个路由器必须能够转发直接广播地址，但它也必须有一个不进行转发的选择。
3.参考答案：
路由器不转发受限广播的数据包。
练习3IP数据报分片
4.参考答案
字段名称
分片序号1
分片序号2
分片序号3
“标识”字段值
为一随机数
同分片序号1
“还有分片”字段值
1
0
“分片偏移量”字段值
0
776
传输的数据量
768bytes
232bytes
7.参考答案
字段名称
分片序号1
分片序号2
分片序号3
“标识”字段值
为一随机数
同分片序号1
同分片序号1
“还有分片”字段值
1
1
0
“分片偏移量”字段值
0
776
1552
传输的数据量
768bytes
776bytes
456bytes
第一次传输的数据长度为1000bytes，而MTU为800，因此需要进行1次分片；第二次传输的数据长度为2000bytes，而MTU为800，因此需要进行2次分片；Morefragments字段值为1表示之后还有分片；Fragmentoffset字段指明了当前分片包在与其它分片包被重新组装成一个单独数据包时，应该位于数据包的什么位置上。
值为8的整数倍。
在本实验中，MTU为800，因此传输的数据量最大为800-20（IP首部长度）=780，而780不是8的整数倍，因此分片序号2的Fragmentoffset字段值为776（8的整数倍且最接近780）。
思考问题：
1.参考答案：
因为ping数据被底层协议封装之后，长度会大于3000，这样就大于以太网MTU的2倍长度，所以会被分为3片。
2.参考答案：
3000-（2*42）=2916字节
3.参考答案：
使用大的MTU可以在较少的报文中包含较多的数据，报文数量的减少可以降低路由器的负荷。
异构网络传输时，使用小的MTU可以减少路由器的分片。
练习4子网掩码与路由转发
3.
●参考答案.
是否ping通
主机A----主机B
通
主机C----主机D
通
主机E----主机F
通
●参考答案.
子网地址（主机地址与子网掩码的AND运算结果）相同，就可以相互通信。
思考问题：
1.参考答案：
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：
首先，所有将数据封装在IP数据报中的高层协议（如TCP），都有覆盖整个分组的校验和。
因此，IP数据报的校验和就不必再检验所封装的数据部分。
其次，每经过一个路由器，IP数据报的首部就要改变一次，但数据部分不改变。
因此校验和只对发生变化的部分进行检验。
若检验包含数据部分，则每个路由器必须重新计算整个分组的校验和，这就表示每一个路由器要花费更多的处理时间。
这样做的最大缺点是：
在数据报转发过程中不能及时发现数据报中的数据部分错误，只有在数据报交付到目的地后才发现数据报中的数据部分错误。
实验4Internet控制报文协议（ICMP）
练习1运行Ping命令
3.
●参考答案
回显请求报文：
类型：
8、代码：
0；
回显应答报文：
类型：
0、代码：
0。
●参考答案
标识符和序列号两个字段。
练习2ICMP查询报文
4.参考答案
时间戳请求报文
时间戳应答报文
ICMP字段名
字段值
ICMP字段名
字段值
类型
13
类型
14
标识号
同步骤1填入的值
标识号
同请求报文的标识号
序列号
同步骤1填入的值
序列号
同请求报文的序列号
发起时间戳
0
发起时间戳
0
接收时间戳
0
接收时间戳
与具体实验环境有关
发送时间戳
0
发送时间戳
与具体实验环境有关
思考问题：
1.参考答案：
可以计算出当前的时间，可以由发起时间与发送时间的和计算得出。
2.参考答案：
不同的主机配置的当前时间可能不同，这将导致时间的错误。
练习3ICMP差错报文
1.
（3）参考答案
代码为1的目的主机不可达。
思考问题：
1.参考答案：
将TTL字段设置为0的目的是为了触发路由器发出超时差错报文。
2.参考答案：
这一规则是为了防止过去允许ICMP差错报文对广播分组响应所带来的广播风暴。
3.参考答案：
路由器发出：
网络不可达、主机不可达、对主机重定向等；
源主机发出：
回显请求等；
目的主机发出：
回显应答、端口不可达等。
4.参考答案：
主机A与主机B位于两个不同网段，通过路由器连接在一起，路由器的协议栈出现故障时。
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