计算机网络课程第4章作业解答

4-04.试简单说明下列协议的作用：IP、ARP、RARP和ICMP。

IP协议：实现网络互连。使参与互连的性能各异的网络从用户看起来好像是一个统一的网络。网际协议IP是TCP/IP体系中两个最主要的协议之一，与IP协议配套使用的还有四个协议。

ARP协议：是解决同一个局域网上的主机或路由器的IP地址和硬件地址的映射问题。

RARP：是解决同一个局域网上的主机或路由器的硬件地址和IP地址的映射问题。

ICMP：提供差错报告和询问报文，以提高IP数据交付成功的机会。

因特网组管理协议IGMP：用于探寻、转发本局域网内的组成员关系。

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：分为ABCDE 5类；

每一类地址都由两个固定长度的字段组成，其中一个字段是网络号 net-id，它标志主机（或路由器）所连接到的网络，而另一个字段则是主机号 host-id，它标志该主机（或路由器）。

各类地址的网络号字段net-id分别为1，2，3，0，0字节；主机号字段host-id分别为3字节、2字节、1字节、4字节、4字节。

特点：

（1）IP 地址是一种分等级的地址结构。分两个等级的好处是：

第一，IP 地址管理机构在分配 IP 地址时只分配网络号，而剩下的主机号则由得到该网络号的单位自行分配。这样就方便了 IP 地址的管理。

第二，路由器仅根据目的主机所连接的网络号来转发分组（而不考虑目的主机号），这样就可以使路由表中的项目数大幅度减少，从而减小了路由表所占的存储空间。

（2）实际上 IP 地址是标志一个主机（或路由器）和一条链路的接口。

当一个主机同时连接到两个网络上时，该主机就必须同时具有两个相应的 IP 地址，其网络号 net-id 必须是不同的。这种主机称为多归属主机(multihomed host)。

由于一个路由器至少应当连接到两个网络（这样它才能将 IP 数据报从一个网络转发到另一个网络），因此一个路由器至少应当有两个不同的 IP 地址。

(3) 用转发器或网桥连接起来的若干个局域网仍为一个网络，因此这些局域网都具有同样的网络号 net-id。

(4) 所有分配到网络号 net-id 的网络，范围很小的局域网，还是可能覆盖很大地理范围的广域网，都是平等的。

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，其目的站IP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：这里的下一跳指的下一个数据接受的路由，将收到的分组目的站IP地址与路由表子网掩码逐行作“与”计算其目的网段，然后看是否与路由表这行的目的网段匹配；若有匹配的，就从路由表这行规定的端口转发；如果没有，就只能转发给默认的端口。

第一个分组的地址是128.96.39.10，根据路由表的子网掩码可知属于128.96.39.0网段，下一跳从接口m0转发；

第二个分组的地址是128.96.40.12，根据路由表的子网掩码可知属于128.96.40.0网段，下一跳转发给路由器R2；

第三个分组的地址是128.96.40.151，路由表中没有对应的端口，下一跳从默认端口R4转发；

第四个分组的地址是192.4.153.17，根据路由表的子网掩码可知属于192.4.153.0网段，下一跳转发给路由器R3；

第五个分组的地址是192.4.153.90，路由表中没有对应的端口，下一跳从默认端口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，分布在16 个不同在地点。

如选用子网掩码为255.255.255.0，试给每一个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。

解：按题设条件子网掩码为255.255.255.0 ，应该向主机位借了8 位作子网划分；

共划分出子网2 8个；每个子网最多能有 2 8 -2=254 台主机，16 个子网的主机共16 × 254=4064 台主机；

假设该单位有的4000 台机器“平均”分布在16 个不同的地点，即“平均”分配在16 个子网中，于是16 个子网中的任何一个均不超过254 台主机数。

给16 个地点分配子网号码可以选用129.250.XXX.0, 其中XXX 可以是0 ～255；

分开写成：0 ～15 ，16 ～31 ，32 ～47 ，48 ～63 ，64 ～79 ，80 ～95 ，96 ～111 ，112 ～127 ，128 ～143 ，144 ～159 ，160 ～175 ，176 ～191 ，192 ～207 ，208 ～223 ，224 ～239 ，240 ～255 。可以按这些成组设计子网中的一组或分别选用其中的16 个。

而每个子网(地点)中主机号码最小为1，最大为254 。

4-30 一个大公司有一个总部和三个下属部门。公司分配到网络前缀是200.10.10/24。公司的网络布局如图所示。总部共有五个局域网，其中的LAN1~LAN4都连接到路由器R1上，R1再通过LAN5与路由器R2相连。R2和远地的三个部门的局域网LAN6~LAN8通过广域网相连。每一个局域网旁边标明的数字是局域网上的局域网上的主机数。试给每一个局域网分配一个合适的网络前缀

解：按照各LAN的主机数分配：

对LAN1：Host=50，（25-2）<50<（26-2），故主机位为6，网络前缀为26，分配地址块192.77.33.0/26；

对LAN3：Host=30，（24-2）<30<（25-2），故主机位为5，网络前缀为27，分配地址块192.77.33.64/27；

对LAN8：Host=25，（24-2）<25<（25-2），故主机位为5，网络前缀为27，分配地址块192.77.33.96/27；

对LAN6：Host=20，（24-2）<20<（25-2），故主机位为5，网络前缀为27，分配地址块192.77.33.128/27；

对LAN7：Host=20，（24-2）<20<（25-2），故主机位为5，网络前缀为27，分配地址块192.77.33.160/27；

对LAN2：Host=10，（23-2）<10<（24-2），故主机位为4，网络前缀为28，分配地址块192.77.33.192/28；

对LAN4：Host=10，（23-2）<10<（24-2），故主机位为4，网络前缀为28，分配地址块192.77.33.208/28；

对LAN5：Host=04，（22-2）<04<（23-2），故主机位为3，网络前缀为29，分配地址块192.77.33.224/29；

对W AN5：Host=02，（21-2）<02<（22-2），故主机位为2，网络前缀为30，分配地址块192.77.33.232/30；

对W AN5：Host=02，（21-2）<02<（22-2），故主机位为2，网络前缀为30，分配地址块192.77.33.236/30；

对W AN5：Host=02，（21-2）<02<（22-2），故主机位为2，网络前缀为30，分配地址块192.77.33.240/30。

4-45 什么是NAT？NAPT有哪些特点？NAT的优点和缺点有哪些？

解：（1）NAT英文全称是“Network Address Translation”，中文是“网络地址转换”，它是一个IETF(Internet Engineering Task Force, Internet工程任务组)标准，允许一个整体机构以一个公用IP（Internet Protocol）地址出现在Internet上。

NAT有三种类型：静态NAT(Static NAT)、动态地址NAT(Pooled NAT)、网络地址端口转换NAPT（Port－Level NAT）。（2）NAPT（Network Address Port Translation）网络地址端口转换，是人们比较熟悉的一种转换方式。NAPT普遍应用于接入设备中，它可以将中小型的网络隐藏在一个合法的IP地址后面。NAPT与动态地址NAT不同，它将内部连接映射到外部网络中的一个单独的IP地址上，同时在该地址上加上一个由NAT设备选定的TCP端口号。在Internet中使用NAPT时，所有不同的信息流看起来好像来源于同一个IP地址。这样，ISP甚至不需要支持NAPT，就可以做到多个内部IP地址共用一个外部IP地址上Internet，虽然这样会导致信道的一定拥塞，但考虑到节省支付给ISP的费用和易管理的特点，用NAPT 还是很值得的。

（3）NAT的优点和缺点：

NAT的优点: (1)对于那些家庭用户或者小型的商业机构来说，使用NAT可以更便宜，更有效率地接入Internet。

(2)使用NAT可以缓解目前全球IP地址不足的问题。

(3)在很多情况下，NAT能够满足安全性的需要。

(4)使用NAT可以方便网络的管理，并大大提高了网络的适应性。

NAT的缺点: (1) NAT会增加延迟,因为要转换每个数据包包头的IP地址,自然要增加延迟.

(2) NAT会使某些要使用内嵌地址的应用不能正常工作.