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
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计算机网络与通信第6章习题(总10页)
第6章:
网络层
1.假设在以太网上运行IP协议,源主机A要和IP地址为的主机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,具体过程如下:
(1)主机A首先很据主机B的IP地址,在自己的ARP高速缓存表查找与之对应的MAC地址。
如果可以找到,不再进行地址解析;否则,则以广播方式发送一个ARP请求分组,该请求分组中包含主机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请求分组时,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地址加入到ARP高速缓存表中,然后将具有完整的源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.考虑如图所示的采用基于距离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依次收到下列矢量:
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。
则路由器C在收到3个矢量之后的新路由表是什么
解答:
已知路由器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,采用基于矢量距离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。
则每条链路上由于路由器更新路由信息而耗费的带宽是多少
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。
在基于距离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耗费的带宽为4800b/s。
4.假设有一个IP数据报,头部长度为20B,数据部分长度为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行分片
解答:
头部长为20B,数据部分长为2000B的IP数据报在经过MTU为1500B的第一个网络时进行分片,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,在下列情况下,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)如果采用报文交换方式,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)。
已知数据传输速率为50Mb/s,则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=(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)如果采用分组交换方式,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。
已知数据传输速率为50Mb/s,则发送该一个分组所需的传输时延为16640/50(us)≈(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=(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)*+9*+9*5+8*1≈140(ms)。
6.已知5台主机A、B、C、D、E经过路由器R1、R2、R3、R4连接的网络结构如图所示。
试回答以下问题:
(1)主机A到主机B的IP数据报经过的路径和主机B到主机A经过的路径是否一定相同
(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之间只存在一条路径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路径是相同的(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,结构如图所示,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)试描述主机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)将H1、H2、H3、H4的IP地址分别与它们的掩码进行与操作,可以得到4个子网的网络地址,分别为:
、、、。
因此,路由器R1到4个子网的路由表如表所示。
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:
a.主机H1首先构造一个源IP地址为、目的IP地址为的IP数据报,然后将该数据报传送给数据链路层;
b.然后,主机H1通过ARP协议获得路由器R1()所对应的MAC地址,并将其作为目的MAC地址填入封装有IP数据报的帧,然后将该帧发送出去;
c.路由器R1收到该帧后,去除帧头和帧尾,得到IP数据报,然后根据IP数据报中的目的IP地址()去查找路由表,得到下一跳地址为直接广播;
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。
现在主机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,则主机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),因此需要进行分片,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负载均衡等。
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结构、IP地址,简要叙述主机B向内部网络发出请求进行通信时,边界路由器实现TCP负载均衡的过程。
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
:
80
:
80
:
3058
TCP
:
80
:
80
:
4371
TCP
:
80
:
80
:
3062
解答:
主要步骤如下:
(1)外部主机B()发出请求,建立主机B到虚拟主机()的连接;
(2)边界路由器接到这个连接请求后,查询NAT表,建立一个新的地址转换映射。
如:
为分配真实主机地址;
(3)边界路由器用所选真实地址替换目的地址,转发该数据包。
包括主机接收到该数据包,并作应答;
(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;
(5)将源地址转换成虚拟主机地址,并转发应答包;B接收到源地址为的应答包;
(6)下一个请求时,边界路由器为其分配下一个内部局部地址,如。
10.某网络结构如图所示,如果路由器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)若达到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
距离
目的网络
下一跳地址
距离
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
距离
目的网络
下一跳地址
距离
1
-
0
-
0
-
16
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