第四章 作业参考答案
4-05 IP地址分为几类？各如何表示？IP地址的主要特点是什么？
答：在IPv4的地址中，所有的地址都是32个二进制位，并且可记为
IP地址 ::= { <网络号>, <主机号>}
IP地址被分为A、B、C、D、E五类，如下图所示。
A类地址：网络号字段为1字节，最前面的1位是0。 B类地址：网络号字段为2字节，最前面的2位是10。 C类地址：网络号字段为3字节，最前面的3位是110。 D类地址：用于多播，最前面的4位是1110。 E类地址：保留今后使用，最前面的4位是1111。 IP 地址特点如下：
1.每一个IP 地址都由网络号和主机号两部分组成。从这个意义上说，IP 地址是一种分等级的地址机构；
2.IP地址是标志一个主机（或路由器）和一条链路的接口；
3.具有相同网络号的主机集合构成一个网络，因此，由转发器或网桥连接起来的若干个局域网仍为一个网络。具有不同网络号的局域网互连必须使用路由器；
4.所有分配到网络号的网络都是平等的。
4-07 试说明IP地址与硬件地址的区别。为什么要使用这两种不同的地址？
答：如下图所示，IP地址在IP数据报的首部，而硬件地址则位于MAC帧的首部。在网络层以上使用的是IP地址，数据链路层及以下使用的是硬件地址。
由于全世界存在着各式各样的网络，它们使用不同的硬件地址。要使这些异构网络能够互相通信就必须进行非常复杂的硬件地址转换工作，因此由用户或用户主机来完成这项工作几乎是不可能的事。但统一的IP地址把这个复杂问题解决了。连接到因特网的主机只需拥有统一的IP地址，它们之间的通信就像连接在同一个网络上那样简单方便，当需要把IP地址转换为物理地址时，调用ARP的复杂过程都是由计算机软件自动进行的，而用户是看不见这种调用过程的。因此，在虚拟的IP网络上用IP地址进行通信给广大计算机用户带来很大的方便。 4-09 试回答下列问题：
（1）子网掩码为 255.255.255.0 代表什么意思？
（2）一网络的现在掩码为 255.255.255.248，问该网络能够连接多少个主机？
（3）一A 类网络和一B 类网络的子网号 subnet-id分别为16个1和8个1，问这两个网络的子网掩码
有何不同？
（4）一个B类地址的子网掩码是255.255.240.0。试问在其中每一个子网上的主机数最多是多少？ （5）一A类网络的子网掩码为 255.255.0.255，它是否为一个有效的子网掩码？
（6）某个IP地址的十六进制表示为C2.2F.14.81，试将其转换为点分十进制的形式。这个地址是哪一类
IP地址？
（7）C 类网络使用子网掩码有无实际意义？为什么？
答：（1）可以代表C类地址对应的子网掩码默认值；也能表示A类和B类地址的掩码，该子网掩码把IP地址前24位作为网络号，后8位是主机号。
（2）255.255.255.248转化成二进制是：11111111.11111111.11111111.11111000，根据掩码的定义，后三位是主机号，这样，网络可以有8个主机号，除掉全0和全1的两个，该网络能够接6个主机。
（3）两个子网掩码都是255.255.255.0；但是子网的数目不一样，前者为65534，后者为254。
（4）255.255.240.0（11111111.11111111.11110000.00000000）表示的子网掩码，对应的主机号有12位，所以每个子网的主机数最多为：212-2=4094。
（5）子网掩码由一串1和一串0组成，255.255.0.255符合子网掩码的取值规则，是一个有效的子网掩码，但不推荐这样使用。实际中，极力推荐在子网掩码中选用连续的1，以免出现可能发生的差错。
（6）转为十进制，该IP地址是：194.47.20.129，为C类IP地址。 （7）有实际意义。对于小网络这样做还可以进一步划分子网。
4-17 一个3200位长的TCP报文传到IP层，加上160位的首部后成为数据报。下面的互联网由两个局域网通过路由器连接起来。但第二个局域网所能传送的最长数据帧中的数据部分只有1200位。因此数据报在路由器必须进行分片。试问第二个局域网向其上层要传送多少比特的数据（这里的“数据”当然指的是局域网看见的数据）？
解：IP数据报由首部和数据两部分组成，计算时要分开考虑。由于第二个局域网所能传送的最长数据帧的数据部分（即IP数据报）1200bit中包含160bit的IP首部，故该IP数据报的数据部分的长度最多为1200-160=1040bit。
TCP交给IP的数据共3200bit=1040+1040+1040+80，因此3200bit的数据必须划分为4个数据报片，而每个数据报片的首部长度都是160bit。所以得出第二个局域网向其上层要传送的4片数据总长度分别为：
数据报片1总长度为160+1040=1200bit；数据报片2总长度为160+1040=1200bit；数据报片3总长度为160+1040=1200bit；数据报片4总长度为160+80=240bit。
因此第二个局域网向其上层要传送的数据共为1200+1200+1200+240=3840bit。 4-20 设某路由器建立了如下路由表：
目的网络 子网掩码 下一跳 128.96.39.0 255.255.255.128 接口m0 128.96.39.128 255.255.255.128 接口m1 128.96.40.0 255.255.255.128 R2 192.4.153.0 255.255.255.192 R3 *（默认） - R4
现共收到5个分组，其目的地址分别为： （1）128.96.39.10 （2）128.96.40.12 （3）128.96.40.151 （4）192.4.153.17 （5）192.4.153.90
试分别计算其下一跳。
解：用目的IP地址和路由表中的子网掩码相与，若结果出现在路由表中的目的网络中，则转发相应的
下一跳，若没有出现在路由表的目的网络中，则转发到默认站R4。
（1）分组的目的IP地址为：128.96.39.10，与子网掩码255.255.255.128进行与运算，得128.96.39.0，经查路由表可知，该分组经接口m0转发。
（2）分组的目的IP地址为：128.96.40.12，与子网掩码255.255.255.128进行与运算，得128.96.40.0，经查路由表可知，该分组经R2转发。
（3）分组的目的IP地址为：128.96.40.151，与子网掩码255.255.255.128进行与运算，得128.96.40.128，与子网掩码255.255.255.192进行与运算，得128.96.40.128，经查路由表知，该分组转发选择默认路由，经R4转发。
（4）分组的目的IP地址为：192.4.153.17，与子网掩码255.255.255.128进行与运算，得192.4.153.0，与子网掩码255.255.255.192进行与运算，得192.4.153.0，经查路由表知，该分组经R3转发。
（5）分组的目的IP地址为：192.4.153.90，与子网掩码255.255.255.128进行与运算，得192.4.153.0，与子网掩码255.255.255.192进行与运算，得192.4.153.64，经查路由表知，该分组转发选择默认路由，经R4转发。
4-21 某单位分配到一个B类IP地址，其net-id为129.250.0.0。该单位有4000台机器，平均分布在16个不同的地点。如选用子网掩码为255.255.255.0，试给每一地点分配一个子网号码，并算出每个地点主机号码的最小值和最大值。
答：4000/16=250，平均每个地点有250台机器。如选255.255.255.0为掩码，则每个网络所连主机数：28-2=254>250，共有子网数：28-2=254>16，能满足实际需求。
可给每个地点分配如下子网号码，并计算出每个地点主机IP的最小值和最大值如下表。
地点 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 子网号 00000001 00000010 00000011 00000100 00000101 00000110 00000111 00001000 00001001 00001010 00001011 00001100 00001101 00001110 00001111 00010000 子网网络号 129.250.1.0 129.250.2.0 129.250.3.0 129.250.4.0 129.250.5.0 129.250.6.0 129.250.7.0 129.250.8.0 129.250.9.0 129.250.10.0 129.250.11.0 129.250.12.0 129.250.13.0 129.250.14.0 129.250.15.0 129.250.16.0 主机IP最小值 129.250.1.1 129.250.2.1 129.250.3.1 129.250.4.1 129.250.5.1 129.250.6.1 129.250.7.1 129.250.8.1 129.250.9.1 129.250.10.1 129.250.11.1 129.250.12.1 129.250.13.1 129.250.14.1 129.250.15.1 129.250.16.1 主机IP最大值 129.250.1.254 129.250.2.254 129.250.3.254 129.250.4.254 129.250.5.254 129.250.6.254 129.250.7.254 129.250.8.254 129.250.9.254 129.250.10.254 129.250.11.254 129.250.12.254 129.250.13.254 129.250.14.254 129.250.15.254 129.250.16.254 4-26 有如下的4个/24地址块，试进行最大可能的聚合。 212.56.132.0/24 212.56.133.0/24 212.56.134.0/24 212.56.135.0/24
解：这四个地址块中前两个字节相同，因此，只需要比较第三个字节。 132=(10000100)2，133=(10000101)2，134=(10000110)2，135=(10000111)2
可以看出，第三个字节仅最后2位不一样，而前面6位都相同，所以这四个地址块共同的前缀有22位，即11010100 00111000 100001。
所以最大可能的聚合的CIDR地址块为：212.56.132.0/22。
4-32 以下的地址前缀中哪一个地址和2.52.90.140匹配？请说明理由。
（1）0/4；（2）32/4；（3）4/6；（4）80/4。
解：给出的四个地址块的前缀有4位和6位两种，因此我们只观察地址2.52.90.140的第一字节。 2.52.90.140/4=0000*，2.52.90.140/6=000000* （1）0/4=0000*，（2）32/4=0010*，（3）4/6=000001*，（4）80/4=0101* 由此可见，只有前缀（1）0/4和地址2.52.90.140匹配。
4-35 已知地址块中的一个地址是140.120.84.24/20。试求这个地址块中的最小地址和最大地址。地址掩码是什么？地址块中共有多少个地址？相当于多少个C类地址？
解：给定地址的前缀是20位，因此只要观察地址的第三字节即可。只要把第三个字节写成二进制，其他三个字节用B1，B2和B4表示：140.120.84.24/20=B1.B2.01010100.B4/20
最小地址是：B1.B2.01010000.00000000，即：140.120.80.0 最大地址是：B1.B2.01011111.11111111，即：140.120.95.255
地址掩码是：11111111.11111111.11110000.00000000，即：255.255.240.0 地址块中共有IP地址：212＝4096，相当于24＝16，即16个C类地址。
4-37 某单位分配到一个地址块136.23.12.64/26。现在需要进一步划分4个一样大的子网。试问：
（1）每个子网的前缀有多长？ （2）每一个子网中有多少个地址？ （3）每一个子网的地址块是什么？
（4）每一个子网可分配给主机使用的最小地址和最大地址是什么？ 解：（1）原来网络前缀是26位，需要再增加2位，才能划分4个一样大的子网。因此每个子网的网络前缀是28位。
（2）每个子网的地址中有32-28=4位留给主机用，因此共有24=16个地址（可用的有14个）。 （3）地址中的前三个字节分别记为B1，B2和B3，则136.23.12.64/26= B1.B2.B3.01000000/26，四个子网的地址块是：
B1.B2.B3.01000000/28=136.23.12.64/28，B1.B2.B3.01010000/28=136.23.12.80/28， B1.B2.B3.01100000/28=136.23.12.96/28，B1.B2.B3.01110000/28=136.23.12.112/28 （4）地址中的前三个字节分别记为B1，B2和B3，则
地址块136.23.12.64/28可分配给主机使用的最小地址：B1.B2.B3.01000001=136.23.12.65，最大地址：B1.B2.B3.01001110=136.23.12.78 地址块136.23.12.80/28可分配给主机使用的最小地址：B1.B2.B3.01010001=136.23.12.81，最大地址：B1.B2.B3.01011110=136.23.12.94 地址块136.23.12.96/28可分配给主机使用的最小地址：B1.B2.B3.01100001=136.23.12.97，最大地址：B1.B2.B3.01101110=136.23.12.110 地址块136.23.12.112/28可分配给主机使用的最小地址：B1.B2.B3.01110001=136.23.12.113，最大地址：B1.B2.B3.01111110=136.23.12.126 4-38 IGP和EGP这两类协议的主要区别是什么？
答：IGP是内部网关协议，即在一个自治系统内部使用的路由选择协议。目前这类路由选择协议使用得最多，如RIP和OSPF协议。
EGP是外部网关协议，用于在不同的自治系统边界传递路由信息，与AS内部使用何种路由协议无关。目前使用最多的是BGP-4。
4-39 试简述RIP、OSPF和BGP路由选择协议的主要特点。
答：RIP是一种分布式的基于距离向量的路由选择协议，其主要特点： （1）仅和相邻路由器交换信息。
（2）路由器交换的信息是当前本路由器所知道的全部信息，即自己的路由表。 （3）按固定的时间间隔交换路由信息，例如，每隔30秒。
OSPF最主要的特征就是使用分布式的链路状态协议，其主要特点：
（1）使用洪泛法向本自治系统中所有路由器发送信息。
（2）发送的信息是与本路由器相邻的所有路由器的链路状态。
（3）只有当链路状态发生变化时，路由器才用洪泛法向所有路由器发送此信息。 BGP是不同自治系统的路由器之间交换路由信息的协议，它采用路径向量路由选择协议，其主要特点： （1）BGP在自治系统AS之间交换“可达性”信息（即“可到达”或“不可到达”）。 （2）自治系统AS之间的路由选择必须考虑有关策略。
（3）BGP只能力求寻找一条能够到达目的网络且比较好的路由，而并非要寻找一条最佳路由。 4-41 假定网络中的路由器B的路由表有如下的项目（这三列分别表示“目的网络”、“距离”和“下一跳路由器”）
N1 7 A N2 2 C N6 8 F N8 4 E N9 4 F
现在B收到从C发来的路由信息（这两列分别表示“目的网络”和“距离”N2 4 N3 8 N6 4 N8 3 N9 5
试求出路由器B更新后的路由表（详细说明每一个步骤）。
解：先把收到的路由信息中的“距离”加1：
N2 5 N3 9 N6 5 N8 4 N9 6
路由器B更新后的路由表如下：
N1 7 A 无新信息，不改变。 N2 5 C 相同的下一跳，更新。 N3 9 C 新的项目，添加进来。
N6 5 C 不同的下一跳，距离更短，更新。 N8 4 E 不同的下一跳，距离一样，不改变。 N9 4 F 不同的下一跳，距离更大，不改变。
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完整word版，《计算机网络》第四章 作业参考答案
