计算机网络第四章部分课后题详解

深藏阁楼爱情的钟 2023-07-21 05:50 41阅读 0赞

**13.某网络拓扑如图432所示，路由器R1通过接口E1、E2分别连接局域网1、同域  
网2，通过接口L0连接路由器R2，并通过路由器R2连接域名服务器与互联网，R1的U0  
接口的P地址是202.118.2.1：R2的L0接口的IP地址是202.118.2.2，L1接口的P地过是  
130.11.120.1。EO接口的P地址是202.118.3.1：域名服务器的P地址是202.118.3.2。**

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3l5cDAzMDREZXZpbg_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

1)将P地址空间202.118.1.0/24分配给局域网1、局域网2，每个局域网需分配的P  
地址数不少于10个，请给出分配结果，并分别写出局域网1、局域网2的子网地址、广  
地址、子网掩码、P地址总数、可分配P地址数和可分配P地址范围。  
2)请给出R1的路由表，使其明确包括到局域网1的路由、局域网2的路由、域名服  
器的主机路由和互联网的路由。

3）请采用距离聚合技术，给出R2到局域网1，局域网2的理由。

解：1)无类IP地址的核心是采用不定长的网络号和主机号，并通过相应的子网掩码来表示（即网络号部分为1，主机号部分为0）.本题网络中地址位数为24，由于IP地址是32位，因此其主机号部分是8位。因此子网掩码就是11111111 11111111 11111111 00000000 ，即255.255.255.0.根据无类IP地址的规则。每个网段中有两个地址是不分配的：主机号全0表示网络地址，主机号全1表示广播地址。因此8位主机号所能表示的主机数就是28-2，即254台。该网络要划分为两个子网，每个子网要120台主机，因此主机位数X应该满足下面三个条件：X<8，因为是主机号位长为8位的网络进行划分，所以X一定小于8位。2X>120,因为根据题意需要容纳120台主机。X是整数，解上述方程，得到x=7,子网掩码就是11111111 11111111 11111111 1111111110000000 ，即255.255.255.128.所有划分的两个网段就是：202.118.1.0/25与202.118.1.128/25.

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3l5cDAzMDREZXZpbg_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][]

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3l5cDAzMDREZXZpbg_size_16_color_FFFFFF_t_70 2][]

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3l5cDAzMDREZXZpbg_size_16_color_FFFFFF_t_70 3][]

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3l5cDAzMDREZXZpbg_size_16_color_FFFFFF_t_70 4][]

![20200402162714803.png][]

**14.解释网络地址转换（NAT）的工作原理，如何实现NAT穿透？**

NAT的一般工作原理：对于从内网出去，进入公共互联网的IP数据报，将其源IP地址替换为NAT服务器拥有的合法的公共IP地址，同时替换源端口号，并将替换关系记录到NAT转换表中；对于从公共互联网返回的IP数据报，依据其目的IP地址与目的端口号检索NAT转换表，并利用检索到的内部私有IP地址与对应的端口号替换目的IP地址和目的端口号，然后将IP数据报转发到内部网络。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3l5cDAzMDREZXZpbg_size_16_color_FFFFFF_t_70 5][]

**15．Ipv6提出的动机是什么？IPv6相比于IPv4其数据报格式有什么特点？**  P160

动机：

IPv4地址hao耗尽

特点：

IP6基本首部长度为固定的40字节，与IPv4对比，IPv4首部中的某些字段在IP6中  
已经被删除了。首先，IPV4首部中与分片相关的字段已经不见了，如果IPv6数据报无法通  
过一条具有较小MTU的链路时，路由器直接将其丢弃掉，并向该数据报的源发送方发送  
个“分组太大”的ICMP差错报文。当发送主机收到ICMP报文后，会以更小的数据长度来  
重新发送IP16数据报。IPV6这种改进的优点，是避免了数据报的分片与重组，从而加快了  
P转发的速度。其次，首部校验和字段也没有出现在IPv6数据报中，这是因为IP4的首部  
校验和每经过一跳都需要进行重新计算，这无疑增加了数据报发送的端到端时延，带来的益  
处却很小。最后，选项字段也不再是IPv6数据报基本首部的一部分了，但并不是说IPV6数  
据报中不再提供额外选项，而是通过“下一个首部”字段指向专门的选项首部，如果没有选  
项首部，则“下一个首部”字段指向上层协议首部，例如，TCP或UDP首部

**16.简述链路状态理由选择算法与距离向量路由选择算法的算法过程？**P163~165

链路状态路由选择算法是一种全局式路由选择算法,每个路由器在计算路由时需要构建出整个网络的拓扑图。为了构建整个网络的拓扑图,每个路由器周期性检测、收集与其直接相连链路的费用,以及与其直接相连的路由器ID等信息,构造链路状态分组并向全网广播扩散。于是,网络中每个路由器,都会周期性地收到其他路由器广插的链路状态分组,并将链路状态信息存储到每个路由器的链路状态数据库中。当数据库中收集到足够的链路状态信息后,路由器就可以基于数据库中的链路状态信息,构建出网络拓扑图。接下来,链路状态路由选择算法就转变为在网络拓扑图上求最短路径问题。在图中求最短路径的典型算法就是 Dijkstra算法,链路状态路由选择算法就是利用 Dijkstra算法求最短路径的。

距离向量路由选择算法是一种异步的、达代的分布式路由选择算法。在距离向量路由选择算法中,没有任何一个结点掌握整个网络的完整信息。每个结点可以测得与所有邻居结之  
间的直接链路代价,并将其到达每个目的结点的最短距离(可能是最短距离估计),以(目的,最短距离)的距离向量形式交换给所有的邻居结点。每个结点基于其与邻居结点间的直接链路距离,以及邻居交换过来的距离向量,计算并更新其到达每个目的结点的最短距离,然后将新的距离向量再通告给其所有邻居,直到距离向量不再改变。在距离向量路由选择算法中,每个路由器的路由迭代计算是异步的,多个路由器之间并不需要以某种同步的时序来执行计算,而是每当收到来自邻居的一个新的距离向量,或者本地链路费用发生变化时,路由器才需要执行计算,如果计算之点间后自己的距离向量发生了变化,则将新的距离向量通告给所有邻居,否则无须通告距离向程计量。在距离向量路由选择算法中,每个路由器的选代计算次数是不确定的,一个结点可能需点要选代很多次才收敛,而另一个结点可能很快就收敛了。

17.举例说明为什么距离向量路由选择算法可能产生无穷计数问题，可以采取哪些措施消减这一问题？

距离向量路由的缺点是：好消息传得快，坏消息传得慢。要想让路由选择协议能够正常工作，如果一条链路中断了（代价变为无穷大），那么其他所有路由器都应当立刻获知这一情况，但是在距离向量路由选择中，这是要花费一些时间的。这个问题就称为计数到无穷大（count to infinity）。需要经过多次更新才能使所有的路由器都把这条中断链路的代价记录为无穷大。

![20200402162714414.png][]

以图42.7为例，在链路对的费用变化之前，D、(x)=4，D(x)=5。当链路xy的费用增加到50时，结点y更新其到结点x的最低费用估计为DA(x)=6，因为在此之前结点y收到的结点z通告的距离向量中，结点2声明到达结点x的最短距离是5，因此，基于BF方程计算D(x)=min501+5=6，由于结点y的距离向量发生了变化(结点y到结点x的最短距离估计由4变为6)，所以结点y将新的距离向量发送给邻居结点(包括结点z)。结点z收到结点y的新距离向量后，也会基于BF方程计算D(x)=mn140.1+6\}=7。进一步，结点z再将新的距离向量通告绘它的邻居包括结点y)，这样循环下去，直至循环34次后，结点z才会“意识”到选择直接链路的费用更低。显然，如果图4.27中的链路xz费用很大，链路xy费用也变得很大，那么在上述情景下，结点y、z在长时间内都在使用虚假的到达结点x的“最佳路由”，这种现象称为距离向量路由选择算的无穷计数问题。

**采用措施：**

定义无穷大：距离向量协议一般把16定义为无穷大，即16跳为不可达，但是这也意味着距离向量不能用于大系统。在各个方向上，网络的大小都不能超过15跳。

分割范围：如果结点B根据其路由表认为到达X的最佳路由要经过A，那么它就不需要再把到X的路由通告给A了，因为这个信息就是从A来的（A已经知道了）。从结点A得到信息，修改后再发回给A，这就是产生混乱的根源。所以，结点B在发送路由表给A之前要删除路由表中下一跳为A的路由信息。在这种情况下，结点A保留到X的距离为无穷大。在此之后，当结点A将其路由表发送给B时，结点B也就更正了它的路由表。系统在第一次更新后就变稳定了，因为结点A和B都知道了X是不可达的。

分割范围和毒性逆转：使用分割范围策略有一个缺点。通常，距离向量协议使用一个计时器，若长时间没有关于某个路由的消息，就要从路由表中删除这个路由。在前面描述的场景中，当结点B在它给A的通告中删除了到X的路由时，结点A并不能猜出这是由于分割范围策略(因为信息的来源是A)，还是因为B最近一直都没有收到有关X的任何消息。分割范围策略可以与毒性逆转（poison reverse）策略组合起来使用。结点B可以仍然通知关于X的数值，但如果信息源是A，就把距离换成为无穷大(16)作为一种警告：“不要使用这个数值，我所知道的关于这条路由的信息来自于你。”

一般常用的技术为毒性逆转技术。

**18.比较RIP，OSPF，BGP的异同。P168~170**

[https://www.cnblogs.com/jeasonrun/p/4206211.html][https_www.cnblogs.com_jeasonrun_p_4206211.html]

RIP是一种基于distance vector的分布式的基于距离向量的路由选择协议，

OSPF是一种基于link state的分布式的基于链路状态的路由选择协议

BGP 是基于path vector的边界网关协议，将一个自治域系统看成一个节点，采用BGP协议相连接

RIP：仅于相邻的路由器交换状态；路由器交换的信息是当前本路由器所知道的全部信息，即路由表；按固定的时间间隔交换路由信息

OSPF：向本自治系统所有的路由器发送信息；发送的信息是与本路由器的相邻的所有路由器的链路状态，即本路由器周边的网络拓扑；只有当链路状态发生改变时，路由器才向所有路由器用洪泛法发送信息。

在RIP中，每个路由器只知道到所有路由器的距离以及下一跳路由器，不知道全网的拓扑结构，且由于所处位置不同，每个路由器的路由表不同；发生网络故障时，要经过较长时间才能将此信息传送给所有路由器，即所谓的“好消息传得快，坏消息传得慢”，收敛慢

在OSPF中，由于交换的信息是相邻的路由器的链路状态，故每一个路由器都能建立起一个链路状态数据库（即全网的拓扑结构图），该数据库在全网范围内是一致的（这称为“链路状态数据库的同步”）。在ＯＳＰＦ中，链路数据库能较快的更新，故ＯＳＰＦ的更新过程收敛快

ＲＩＰ协议使用运输层的用户数据报ＵＤＰ进行传送，ＯＳＰＦ直接使用ＩＰ数据报进行传送

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3l5cDAzMDREZXZpbg_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20230528/16ac4394486b4e379537349c7d4b2ed1.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3l5cDAzMDREZXZpbg_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: /images/20230528/a2e391d6975c4753af3afd11c5ea1fda.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3l5cDAzMDREZXZpbg_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]: /images/20230528/0abab6dd3a26464aacf6ce11aa58f7d4.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3l5cDAzMDREZXZpbg_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]: /images/20230528/707f0471bb3d40668f3cb771f87180b5.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3l5cDAzMDREZXZpbg_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]: /images/20230528/ad7d141a1c67412197d58f776d0175bd.png
[20200402162714803.png]: /images/20230528/0b84f69f42c245ddb0c08f42bbf5b1ad.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3l5cDAzMDREZXZpbg_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]: /images/20230528/62869e809e2646569b715881f06dd69c.png
[20200402162714414.png]: /images/20230528/f134e5e154684ce49d1f1b258c2a7b64.png
[https_www.cnblogs.com_jeasonrun_p_4206211.html]: https://www.cnblogs.com/jeasonrun/p/4206211.html