计算机网络 第五章 网络层(习题)

第 5 章 网络层

5-1 填空题

1. 为减少转发表中的重复项目，可以用一个（ 默认路由 ）代替所有具有相同“下一站”的项目，它比其他项目的优先级低。

2. 若利用划分子网的方法将一个 B 类 IP 地址块分为 12 个子网，则至少需要从主机号中借（ 4 ）个比特来做子网号。

3. RIP 协议利用（ 距离矢量 ）算法来找出到每个目的网络的最短距离。

4. RIP 协议中，距离的最大值为（ 16 ）。

5. 在 TCP/IP 协议族中，将 IP 地址映射到物理地址的协议是（ ARP ）。

6. 对一个 A 类网进行子网划分，如果要划分成 31 个子网，则子网掩码是（ 255.248.0.0 ）。

7. 若一台计算机的 IP 地址为 128.1.147.6，子网掩码为255.255.240.0，则此计算机所在子网的网络号为（ 128.1.144.0 ）。

8. IP 地址长度在 IPv4 中为（ 32 ）比特。

9. IP 地址由（ 网络号 ）和（ 主机号 ）两部分组成。

10. 常用的内部网关协议有（ RIP ）和（ OSPF ），常用的外部网关协议是（ BGP ）。

11. IGMP 协议中，常用的 3 种报文是（ Membership Query ）、（Membership Report ）和（ LeaveGroup ）。

12. 198.152.100.121/20 的广播地址是（ 198.152.111.255 ）。

13. 一台计算机从 DHCP 服务器获取 IP 地址失败时，操作系统会为本机指定一个（ 169.254.0.0-169.254.255.255 ）范围内的 IP 地址。

14. NAT 技术分为 3 类，分别是（ 静态 NAT ）、（ 动态 NAT ）和（ 端口 NAT ）。

5-2 选择题

1. 160.101.3.56 是（ B ）IP 地址。
   A．A 类 B．B 类 C．C 类 D．D 类

2. IP 所提供的服务有（ A ）。
   A．无连接服务 B．面向连接服务
   C．无连接服务和面向连接服务 D．以上都不是

3. 路由器属于（ C ）设备。
   A．物理层 B．数据链路层 C．网络层 D．应用层

4. IP 协议是无连接的，其信息传输方式是（ D ）。
   A．点到点 B．广播 C．虚电路 D．数据报

5. 以下 IP 地址中，为 B 类地址的是（ D ）。
   A．112.213.12.23 B．210.123.23.12
   C．23.123.213.23 D．156.123.32.12

6. 对一个 IP 地址而言，如果它的主机位全部为 0，则这个 IP 地址指（ D ）。
   A．一个具体的主机 B．网络上的所有主机
   C．广播地址 D．一个网络

7. 对一个 IP 地址而言，如果它的主机位全部为 1，则这个 IP 地址指（ C ）。
   A．一个具体的主机 B．网络上的所有主机
   C．广播地址 D．一个网络

8. 子网掩码的作用是（ A ）。
   A．标记一个 IP 地址的网络位 B．区分一个 IP 地址的类型
   C．标记一个 IP 地址的主机位 D．获得更多的可用的 IP 地址

9. 在 IPv4 中，IP 首部中的源地址和目的地址的长度都是（ A ）。
   A．32 比特 B．48 比特 C．20 比特 D．64 比特

10. 若两台主机在同一子网中，则两台主机的 IP 地址分别与它们的子网掩码相“与”的结果一定（ C ）。
    A．为全 0 B．为全 1 C．相同 D．不同

11. 一个 C 类地址的网络，可容纳的主机数最多为（ A ）。
    A．254 台 B．255 台 C．256 台 D．不确定

12. 计算机 A 的 IP 地址是 202.37.62.55 该网络的地址掩码为 255.255.255.224，则该网络最多可划分（ A ）个子网（除去全 0 和全 1 的子网）。
    A．6 B．8 C．30 D．32

13. Ping 命令使用的是（ B ）协议。
    A．HTTP B．ICMP C．TCP D．UDP

14. 当一个 A 类网络使用 8 个二进制位作为子网地址时，它的子网掩码为（ B ）。
    A．255.0.0.0 B．255.255.0.0
    C．255.255.255.0 D．255.255.255.255

15. 路由器中的路由表（ C ）。
    A．包含到达所有主机的完整路径信息
    B．包含到达目的网络的完整路径信息
    C．包含到达目的网络的下一步路径信息
    D．包含到达所有主机的下一步路径信息

16. 如果 ISP 分配给一个公司的 CIDR 地址块为 202.13.35.0/27，那么这个公司可以建立（ A ）个 C 类的子网。
    A．1/8 B．1/4 C．4 D．8

17. 对于这样一个地址,192.168.19.255/20,下列说法正确的是（ C ）
    A．这是一个广播地址 B. 这是一个网络地址
    C. 这是一个私有地址 D. 这是一个公有地址

18. 路由器执行数据包转发时，下列哪些项会发生变化（ C ）
    A．源网络地址 B. 源端口号
    C. 源 MAC 地址 D. 目的网络地址

19. PING 命令使用 ICMP 的哪一种 code 类型（ B ）
    A．Redirect B. Echo reply
    C. Source quench D. Destination Unreachable

20. 下列所述哪一个是网络层协议（ A ）
    A．ICMP B. OSPF C. BGP D. SNMP

21. BGP 是在（ D ）之间传播路由的协议
    A．主机 B. 子网 C. 区域 D. 自治系统

22. 一个 IP 报文在网络传送途中被分片,生成了 3 个新的 IP 包,则以下说法正确的是（ B ）
    A．这 3 个 IP 包将严格按序到达最终的目的地
    B. 这 3 个 IP 包有相同的标识(Identification)字段
    C. 这 3 个 IP 包有相同的标志(MF、DF )字段
    D. 这 3 个 IP 包有相同的片偏移字段

23. 在 IP 报文头的字段中,以下哪个内容和 IP 报文分片没有直接的关系（ A ）
    A．目的地址 B. 标识字段 C. 标志字段 D. 片偏移

24. 关于 IP 路由的说法,以下正确的是（ D ）
    A．路由是 OSI 模型中第二层的概念
    B. 在局域网中，路由包括了以下两部分的内容:IP 地址和 MAC 地址
    C. 任何一条路由都必须包括如下三部分的信息:源地址、目的地址和下一站
    D. IP 路由是指导 IP 报文转发的路径信息

25. 基于距离矢量算法的路由协议是（ B ）
    A．OSPF B. RIP C. BGP D. IS-IS

26. 路由器在转发数据包到非直连网段的过程中,依靠下列那一个项寻找下一站（ B ）
    A．帧头 B. IP 首部 C. SSAP 字段 D. DSAP 字段

5-3 判断题

1. 接入 Internet 时，当公有 IP 地址不够情况下可采用 NAT 技术。√

2. 划分子网增加了灵活性，但也会造成 IP 地址浪费。 √

3. RIP 和 OSPF 是常用的静态路由协议，也是常用的外部网关协议。 ×

4. 网络层提供虚拟的、简单灵活的、无连接的、尽最大努力交付的、无质量保证的点对点服务；而传输层可以提供面向连接的、有序号确认的、有流量控制和拥塞控制的、有质量保证的端到端服务。√

5. BGP 给出了自治系统之间一条最佳的路由。√

6. RIP 协议的报文使用 UDP 传输，而 OSPF 报文则采用 TCP 协议传送。×

7. 构造超网（CIDR）使网络规模变小，划分子网使网络规模变大。×

5-4 简答题

1. 简述 IP 地址的分类及每类的特点。
   答：
   ? ?? ?分为 A、B、C、D、E 类。A 类 IP 地址网络号占 1 个字节，主机号占 3 个字节，第一个比特固定为 0。B 类 IP 地址网络号占 2 个字节，主机号占 2 个字节，前二个比特固定为 10。C 类 IP 地址网络号占 3 个字节，主机号占 1 个字节，前三个比特为固定为 110。D 类 IP 前四个比特固定为 1110。E 类 IP 地址为保留地址，前五个比特固定为 11110。

2. 简述 NAT 的工作原理。
   答：
   ? ?? ?利用 NAT，私有（保留）地址的内部网络通过路由器发送数据包时，私有地址被转
   换成合法的 IP 地址，一个局域网只需使用少量 IP 地址（甚至是 1 个）即可实现私有地
   址网络内所有计算机与 Internet 的通信需求。NAT 将自动修改 IP 报文的源 IP 地址和目
   的 IP 地址，IP 地址校验则在 NAT 处理过程中自动完成。

3. 专用 IP 地址有哪些？具有什么特点？
   答：
   ? ?? ?专用（私有）地址有三个地址段：
   ? ?? ?（1）10.0.0.0 到 10.255.255.255 (或记为 10/8)
   ? ?? ?（2）172.16.0.0 到 172.31.255.255 (或记为 172.16/12)
   ? ?? ?（3）192.168.0.0 到 192.168.255.255 (或记为 192.168/16 )
   ? ?? ?
   ? ?? ?特点是：私有地址不需要向因特网管理机构申请，直接就可以使用，但只能在一个机构内部使用，不能和因特网上的公有地址通信，因为因特网上路由器默认对于地址是私有地址的 IP 数据报不予转发

4. 简述动态路由和静态路由的区别。
   答：
   ? ?? ?静态路由是指由网络管理员手工配置的路由信息。当网络的拓扑结构或链路的状态发生变化时，网络管理员需要手工去修改路由表中相关的静态路由信息。静态路由配置简单，但不能动态适应网络变化。
   ? ?? ?
   ? ?? ?动态路由是通过相互连接的路由器之间交换彼此信息，然后按照一定的算法优化出来的，当网络发生变化时，路由器之间会自动更新路由信息，动态适应不断变化的网络，随时获得最优的路由。

5. 简述 RIP 协议和 OSPF 协议的工作原理。
   答：
   ? ?? ?RIP 协议是一种典型的距离矢量协议，它使用的是距离矢量算法，RIP 协议认为距离最短的路由就是最优路由。RIP 协议的度量值是以跳数来计算的，到直连网络的跳数为 1，每经过一个路由器，跳数就会加 1。RIP 的最大网络直径为 15，能传递路由信息的最大有效跳数是 15 跳，16 就表示不可达。
   ? ?? ?
   ? ?? ?RIP 协议的工作原理如下。
   ? ?? ?① 每个路由器每隔 30s 给自己所有的邻居路由器广播自己的路由表。
   ? ?? ?② 收到邻居路由器的路由表信息后，每个路由器都要更新自己的路由表。
   ? ?? ?③ 如果 180s 内没有收到某个路由器的路由表信息，就认为这个路由器出现故障，路由表中所有以这个路由器为下一站的表项中的距离修改为 16，表示目的网络不可达。
   ? ?? ?
   ? ?? ?OSPF 路由协议是一种典型的链路状态（Link-state）的路由协议，每个 OSPF 将自己的链路状态发送给邻居路由器，由邻居路由器泛洪到整个区域。OSPF 路由器使用链路状态数据库中存放区域中所有的链路状态信息，OSPF 路由器根据链路状态数据库的链路状态，使用 Dijkstra 的最短路径算法计算出其到达每个网络的最优路由，构建路由表。
   ? ?? ?
   ? ?? ?OSPF 基本工作原理
   ? ?? ?① 每个路由器会周期性地向相邻路由器发送探测报文，检测其是否可达。如果邻站给予应答，说明链路正常；否则说明链路出现故障。
   ? ?? ?② 如果一个路由器检测到某条链路状态发生变化，该路由器就发送链路状态更新报文，使用泛洪法对全网更新链路状态。
   ? ?? ?③ 即便链路状态没有发生变化，每隔 30min 路由器要向网络中的其他路由器广播链路状态信息，以确保链路状态数据库与全网保持一致。
   ? ?? ?④ 每个路由器收到其他路由器的链路状态信息后，更新链路状态数据库，构建整个网络的拓扑图，利用 Dijkstra 的最短路径算法计算出到达每个网络的最短路径。

6. 简述 IP 单播和 IP 组播的区别。
   答：
   ? ?? ?一个单播 IP 地址只能标识一台用户主机，一个使用单播 IP 地址为目的地址的 IP 报
   文，只能被一台用户主机接收。
   ? ?? ?一个组播 IP 地址能够标识网络不同位置的多个用户主机，一台用户主机可以同时拥有多个组播 IP 地址。一个使用组播 IP 地址为目的地址的 IP 报文，能够被网络不同位置的多个用户主机接收。 多播地址范围为 224.0.0.0～239.255.255.255。

7. 什么是超网？它和子网有什么区别？
   答：
   ? ?? ?将多个较小的 CIDR 地址块汇聚成一个较大的 CIDR 地址块，就构成一个超网。子网
   将大的地址块划分为若干个小的地址块，超网将多个小的地址块合并为一个大的地址块。

8. 简述主机和路由器在转发 IP 数据报时的算法。
   答：
   ? ?? ?当路由器收到 IP 数据报后，转发的算法如下：
   ? ?? ?（1） 从 IP 数据报首部中获取目的 IP 地址 D
   ? ?? ?（2） 用各直连网络的子网掩码和 D 逐比特相“与”，看结果是否和直连网络的网络号匹配。若匹配，则将 IP 数据报直接发送给 D，否则继续
   ? ?? ?（3） 查看路由表中是否有目的地是 D 的特定主机路由，如果有，转发 IP 数据报到下一站；如果没有，继续
   ? ?? ?（4） 对路由表中其他表项，依次将每一行的子网掩码和 D 逐比特相“与”，若其结果与该行的目的网络号匹配，则将 IP 数据报转发到对应的下一站，否则继续
   ? ?? ?（5） 查看路由表中是否有默认路由，如果有，将 IP 数据报转发到默认路由，如果没有，报错。

9. 请简要说明一下静态地址映射和动态地址映射的区别。
   答：
   ? ?? ?静态映射：常用于需要向外网络提供信息服务的服务器，内网服务器的私有 IP 地址会固定地映射为某个公有 IP 地址。
   ? ?? ?动态映射：常用于内网用户主机访问 Internet。全局 IP 地址组成地址池，内网用户需要访问 Internet 的时候，就从地址池中取出一个公有 IP 地址，建立内网私有 IP 地址和公有 IP 地址的一对一的映射关系。内网私有 IP 地址和公有 IP 地址的映射关系时不固定，动态的。

10. A、B、C、D、E 位于同一个物理网络，IP 地址和子网掩码如下。这些主机之间可以直接
    互相访问么? 请给出原因。
    

答：
? ?? ?各台计算机的子网掩码均为 255.255.255.240,其二进制形式为 255.255.255.11110000。将图中的各计算机的 IP 地址与子网掩码进行与操作,可得到各计算机所在的子网地址:计算机A 与 E 的网络号为 192.168.1.32。而计算机 B,C,D 的网络号为 192.168.1.48。A 和Ｅ属于一个 IP 网络，B、C、D 属于另一个 IP 网络，所以计算机 A 和 E 之间可以直接访问,计算机 B、C、D 之间可以直接访问。A、E 和 B、C、D 两个 IP 网络之间不能互相访问，虽然它们都连接在一个物理交换机上，但属于不同的 IP 网络，没有路由器的转发，两个 IP 网络不能通信。

5-5 计算题

1. 对于网络地址 192.168.2.0，要求划分 6 个子网，试计算：
   （1）最少需要借几个主机位？子网掩码是多少？
   ? ?? ?答：3 位 255.255.255.224
   ? ?? ?
   （2）给出每个子网的网络号和每个子网的 IP 地址范围。
   答：
   以下 8 个子网，任取 6 个子网
   192.168.2.0 ? ?? ?? ? 192.168.2.1—192.168.2.31
   192.168.2.32 ? ?? ?? 192.168.2.33—192.168.2.63
   192.168.2.64 ? ?? ?? 192.168.2.65—192.168.2.95
   192.168.2.96 ? ?? ?? 192.168.2.97—192.168.2.127
   192.168.2.128 ? ?? ? 192.168.2.129—192.168.2.159
   192.168.2.160 ? ?? ? 192.168.2.161—192.168.2.191
   192.168.2.192 ? ?? ? 192.168.2.193—192.168.2.223
   192.168.2.224 ? ?? ? 192.168.2.225—192.168.2.255

2. 某公司需要对 B 类网络 139.21.0.0 进行子网划分，要求每个子网中的主机数在 1 000 台
   左右，试计算：
   （1）需要借多少个主机位来划分子网？子网掩码是多少？
   ? ?? ?答：1000 台主机，主机位需要 10 比特，B 类网络原有主机位 16 比特，所以需要借 6 位 bit 来划分子网，子网掩码是 255.255.252.0
   ? ?? ?
   （2）最终可以得到多少个可用的子网？每个子网中有多少个可用的 IP 地址？
   ? ?? ?答：可以得到 64 个子网，每子网中可用 IP 地址为 1022 个。

3. 某路由器的路由表如图 5-45 所示。现在路由器收到 3 个数据分组，其目的站 IP 地址分别为：
   （1）136.9.40.151
   （2）136.9.12.130
   （3）192.4.153.9
   试分别计算其下一站。
   
   答：
   ? ?? ?（1） 136.9.40.151 下一跳为 R4
   ? ?? ?（2） 136.9.12.130 下一跳为 接口 1
   ? ?? ?（3） 192.4.153.9 下一跳为 R3

4. 若路由器 A 采用的路由协议为 RIP, A 的路由表如图 5-46 所示，现在路由器 A 收到从路由器 C 发来的路由信息（如图 5-47 所示），试给出路由表 A 更新的过程和结果。
   
   A 收到 C 的路由表后，计算经过 C 到达各个网络的距离
   答:

更新后，A 的路由表为：