1、第6章：網絡層1.假設在以太網上運行ip協議，源主機a要和ip地址為192.168.1.250的主機b通信，請問a如何得到主機b的mac地址？（說明采用的協議以及查找過程）解答：主機a采用地址解析協議arp獲得主機b的mac地址，具體過程如下：(1)主機a首先很據主機b的ip地址192.168.1.250,在自己的arp高速緩存表查找與之對應的mac地址。如果可以找到，不再進行地址解析；否則，則以廣播方式發送一個arp請求分組，該請求分組中包含主機a的ip地址、mac地址以及主機b的主機地址。(2)主機b在接收到arp請求分組時，將完成地址解析，并發送arp應答分組，該分組包含了主機b的mac

2、地址。(3)主機a收到來自主機b的arp應答分組時，將提取主機b的ip地址和mac地址加入到arp高速緩存表中，然后將具有完整的源ip地址、目的ip地址、目的mac地址和數據作為一個發送分組，傳送給數據鏈路層并封裝成幀。2.考慮如圖所示的采用基于距離矢量的路由選擇算法的子網。假設路由器c剛啟動，并測得到達它的鄰接路由器b、d、e的時延分別等于6、3、5。此后，路由器c依次收到下列矢量：來自d的（16，12，6，0，9，10）、來自e的（7，6，3，9，0，4）以及來自b的（5，0，8，12，6，2）。上面的矢量表示的是發送該矢量的結點分別與結點a、b、c、d、e、f的延時。則路由器c在收到3個

3、矢量之后的新路由表是什么？解答：已知路由器c測得到達自己的鄰接路由器b、d和e的時延分別等于6、3和5。在收到來自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站點下一跳度量站點下一跳度量ad19dd3bb6ee5c-fd13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站點下一跳度量站點下一跳度量ae12dd3bb6ee5c-fe9在收到來自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站點下一跳度量站點下一跳度量ab11dd3bb6ee5c-fb83.一個有50個路由器的網絡，采用基于矢量距離算法的路由選擇算

4、法，路由表的每個表項長度為6字節，每個路由器都有3個鄰接路由器，每秒與每個鄰接路由器交換1次路由表。則每條鏈路上由于路由器更新路由信息而耗費的帶寬是多少？解答：在該網絡上共有50個路由器，因此每個路由器的路由表的大小為6*8*50=2400b。在基于距離矢量的路由選擇算法中，每個路由器都定期地與所有相鄰的路由器交換整個路由表，并以此更新自己的路由表項。由于每個路由器每秒與自己的每個鄰接路由器交換1次路由表，一條鏈路連接兩個路由器，因此，每秒在一條鏈路上交換的數據為2*2400=4800b，即由于更新路由信息而耗費的帶寬為4800b/s。4.假設有一個ip數據報，頭部長度為20b，數據部分長度為

5、2000b。現該分組從源主機到目的主機需要經過兩個網絡，這兩個網絡所允許的最大傳輸單元mtu為1500b和576b。請問該數據報如何進行分片？解答：頭部長為20b，數據部分長為2000b的ip數據報在經過mtu為1500b的第一個網絡時進行分片，分為2個分片，分片1攜帶1480b的數據，而分片2攜帶520b的數據。在經過mtu為576b的第二個網絡時，分片1仍然需要進一步分片，分為3個分片，分片3和分片4都攜帶556b的數據，分片5攜帶368b的數據。因此，目的主機將收到4個分片，即分片2、分片3、分片4、分片5。5.假設主機a要向主機b傳輸一個長度為512kb的報文，數據傳輸速率為50mb/

6、s，途中需要經過8個路由器。每條鏈路長度為1000km，信號在鏈路中的傳播速度為200000km/s,并且鏈路是可靠的。假定對于報文與分組，每個路由器的排隊延遲時間為1ms，數據傳輸速率也為50mb/s。那么，在下列情況下，該報文需要多長時間才能到達主機b？ (1)采用報文交換方式，報文頭部長為32b； (2)采用分組交換方式，每個分組攜帶的數據為2kb，頭部長為32kb。解答：(1)如果采用報文交換方式，由于報文頭部長為32b，報文攜帶的數據為512kb，整個報文長為（32+512*1024）*8=4194560（b）。已知數據傳輸速率為50mb/s，則發送該報文所需的傳輸延時為419456

7、0/50（us）84(ms)。另外，報文經過每個路由器的排隊時延為1ms，在每條鏈路上的傳播時延為1000/200000=0.005(s)=5(ms)>因此，該報文從主機a到主機b所需的總時間=9*傳輸時延+9*傳播時延+8*(2)如果采用分組交換方式，由于分組頭部長為32b，每個分組攜帶的數據為2kb，每個分組的總長度為（32+2*1024）*8=16640（b），分組的個數n為512/2=256。已知數據傳輸速率為50mb/s，則發送該一個分組所需的傳輸時延為16640/50(us) 0.33(ms)。另外，每個分組經過每個路由器的排隊時延為1ms，在每條鏈路上的傳播時延為1000/

8、200000=0.005(s)=5(ms)。因此，從主機a到主機b發送所有分組所需的總時間為主機a發送（n-1）個分組的傳輸時延加上最后一個分組從主機a到主機b的總時間，即等于（n-1）*傳輸時延+9*傳播時延+8*排隊時延=（256-1）*0.33+9*0.33+9*5+8*1140(ms)。6.已知5臺主機a、b、c、d、e經過路由器r1、r2、r3、r4連接的網絡結構如圖所示。試回答以下問題： (1)主機a到主機b的ip數據報經過的路徑和主機b到主機a經過的路徑是否一定相同？ (2)請寫出路由器r1的靜態路由表。解答:(1)由于主機a和主機b之間只存在一條路徑ar1r4b,因此主機a到主

9、機b的ip數據報與主機b到主機a的ip數據報所經過的傳輸路徑是相同的（但方向是相反的）(2)路由器r1的靜態路由表如表所示。目的站點下一跳目的站點下一跳a直接dr3br4e直接c直接7.某個單位的網點由4個子網組成，結構如圖所示，其中主機h1、h2、h3、h4的ip地址和子網掩碼如表所示。 (1)請寫出路由器r1到4個子網的路由表。 (2)試描述主機h1發送一個ip數據報到主機h2的過程（包括物理地址解析過程。）主機ip地址子網掩碼h1202.99.98.18255.255.255.240h2202.99.98.35255.255.255.240h3202.99.98.51255.255.25

10、5.240h4202.99.98.66255.255.255.240解答:(1) 將h1、h2、h3、h4的ip地址分別與它們的掩碼進行與操作，可以得到4個子網的網絡地址，分別為：202.99.98.16、202.99.98.32、202.99.98.48、202.99.98.64。因此，路由器r1到4個子網的路由表如表所示。目的網絡子網掩碼下一跳目的網絡子網掩碼下一跳202.99.98.16255.255.255.240直接202.99.98.48255.255.255.240202.99.98.33202.99.98.32255.255.255.240直接202.99.98.64255.2

11、55.255.240202.99.98.33(2)主機h1向主機h2發送一個ip數據報的過程如下：a主機h1首先構造一個源ip地址為202.99.98.18、目的ip地址為202.99.98.35的ip數據報，然后將該數據報傳送給數據鏈路層；b然后，主機h1通過arp協議獲得路由器r1（202.99.98.17）所對應的mac地址，并將其作為目的mac地址填入封裝有ip數據報的幀，然后將該幀發送出去；c路由器r1收到該幀后，去除幀頭和幀尾，得到ip數據報，然后根據ip數據報中的目的ip地址（202.99.98.35）去查找路由表，得到下一跳地址為直接廣播；d然后路由器r1通過arp協議得到主機

12、h2的mac地址，并將其作為目的mac地址填入封裝有ip數據報的幀，然后將該幀發送到子網net2上；e主機h2將收到該幀，去除幀頭幀尾，并最終得到從主機h1發來的ip數據報。8.假設主機a與路由器r1相連，r1與路由器r2相連，而r2又與主機b相連。現在主機a上有一個包含900字節數據、20字節頭部的tcp報文段要傳送給主機b。請寫出在3段鏈路（a-r1,r1-r2,r2-b）中傳輸的ip數據報頭部中的總長度字段、標識字段、df、mf和片偏移字段。假設鏈路a-r1能支持的最大幀長度為1024字節（包括14字節幀頭），鏈路r1-r2能支持的最大幀長度為512字節（包括12字節幀頭），鏈路r2-b

13、能支持的最大幀長度為512字節（包括12字節幀頭）。解答：數據長度為900b，tcp報文段頭部長度為20b，ip數據報頭部長度為20b，則主機a發出的ip數據報d總長度為940b，這小于鏈路a-r1的mtu（即1024-14=1010b），因此該數據報在鏈路a-r1傳輸之前不需要分片。此時，數據報d頭部中的各字段值如下：總長度=940；標識=x；df=0；mf=0；片偏移=0。當數據報d到達路由器r1時，由于鏈路r1-r2的mtu為512-12=500（b），因此需要進行分片，分為兩個ip數據報d1、d2。其中d1頭部中的各字段值如下：總長度=500；標識=x；df=0；mf=1；片偏移=0。

14、d2頭部中的各字段值如下：總長度=460；標識=x；df=0；mf=0；片偏移=60。當數據報d1、d2到達路由器r2時，由于鏈路r2-b的mtu也為512-12=500（b），因此不需要繼續分片，頭部中的各字段值沒有發生變化。9.網絡地址轉換（nat）的主要目的是解決ip地址短缺問題以及實現tcp負載均衡等。在圖中的設計方案中，與internet連接的路由器采用網絡地址轉換。請根據路由器的nat表和圖中給出的網絡結構、ip地址，簡要敘述主機b向內部網絡發出請求進行通信時，邊界路由器實現tcp負載均衡的過程。路由器的nat表協議內部局部地址及端口號內部全局ip地址及端口號外部全局ip地址及端口

15、號tcp10.1.1.1：8010.1.1.127：80127.20.7.3：3058tcp10.1.1.2：8010.1.1.127：80127.20.7.3：4371tcp10.1.1.3：8010.1.1.127：80127.20.7.3：3062解答：主要步驟如下：(1)外部主機b（172.20.7.3）發出請求，建立主機b到虛擬主機（10.1.1.127）的連接；(2)邊界路由器接到這個連接請求后，查詢nat表，建立一個新的地址轉換映射。如：為10.1.1.127分配真實主機地址10.1.1.1；(3)邊界路由器用所選真實地址替換目的地址，轉發該數據包。包括主機10.1.1.1接收到該數據包，并作應答；(4)邊界路由器接到應答包后，根據內部地址及端口號和外部地址及端口號，從nat映射表中查找對應的內部虛擬主機地址及端口號；(5)將源地址轉換成虛擬主機地址，并轉發應答包；b接收到源地址為10.1.1.127的應答包；(6)下一個請求時，邊界路由器為其分配下一個內部局部地址，如10.1.1.2。10.某網絡結構如圖所示，如果路由器3和網絡4之間的線路突然中斷，按照rip路由協議的實現方法，路由表的更新時間間隔為30s。請寫出中斷30s后路由器2的路由信息表和中斷500秒后路由器2的路由信息表。注：(1)若達到目的網絡不需要