441 KiB
网络层
网络层功能
例题 在路由器互联的多个局域网的结构中，要求每个局域网()。
$A.$物理层协议可以不同，而数据链路层及其以上的高层协议必须相同
$B.$物理层、数据链路层协议可以不同，而数据链路层以上的高层协议必须相同
$C.$物理层、数据链路层、网络层协议可以不同，而网络层以上的高层协议必须相同
$D.$物理层、数据链路层、网络层及高层协议都可以不同
解：$C$。路由器是第三层设备，向传输层及以上层次隐藏下层的具体实现，所以物理层、数据链路层、网络层协议可以不同。而网络层之上的协议数据是路由器所不能处理的，因此网络层以上的高层协议必须相同。本题容易误选$B$，主要原因是在目前的互联网中广泛使用的是$TCP/IP$协议族，在网络层用的多是$IPv4$，所以误认为网络层协议必须相同。而实际上，使用特定的路由器连接$IPv4$与$IPv6$网络，就是典型的网络层协议不同而实现互联的例子。
IP协议
IP数据报分片
例题 假如现在一个数据报，首部为$20$字节，数据部分$3800$字节，需要分片为长度不超过$1420$字节的数据报片，求每一个报片的片偏移量。
解：已知$MTU=1420$字节，此题目中首部为$20$字节，所以每一个分片的数据部分最大为$1400$字节，都携带一个同样的首部。
数据部分为$3800$字节，所以可以分为三片，数据大小分别为$1400$、$1400$、$1000$字节。
所以第一个报片的数据部分是从$0$到$1399$字节的，所以该片的片偏移为$0$，因为分片后数据开头的地方不变。
第二个报片的数据部分是从$1400$到$2799$字节，且偏移量以$8$字节为单位，所以该片的偏移量为$1400÷8=175$。
第二个报片的数据部分是从$2800$到$3799$字节，所以该片的偏移量为$2800÷8=350$。
IP地址
例题 下列地址中，属于单播地址的是()。
A.172.31.128.255/18
B.10.255.255.255
C.192.168.24.59/30
D.224.105.5.211
解：$A$。$10.255.255.255$为$A$类地址，主机号全$1$，代表网络广播，为广播地址，且这个地址还是一个私有地址。$192.168.24.59/30$为$CIDR$地址，只有后面$2$位为主机号，而$59$用二进制表示为$00111011$，可知主机号全$1$，代表网络广播，为广播地址。$224.105.5.211$为$D$类组播地址。
划分子网
划分意义
例题 把$IP$网络划分成子网，这样做的好处是()。
$A.$增加冲突域的大小
$B.$增加主机的数量
$C.$减少广播域的大小
$D.$增加网络的数量
解：$C$。划分子网可以增加子网的数量，子网之间的数据传输需要通过路由器进行，因此自然就减少了广播域的大小。另外，划分子网，由于子网号占据了主机号位，所以会减少主机的数量；划分子网仅提高$IP$地址的利用率，并不增加网络的数量。
网络地址
例题 一台主机有两个$IP$地址，一个地址是$192.168.11.25$，另一个地址可能是()。
A.192.168.11.0
B.192.168.11.26
C.192.168.13.25
D.192.168.11.24
解：$C$。如果一台主机有两个或两个以上的$IP$地址，那么说明这台主机属于两个或两个以上的逻辑网络。值得注意的是，在同一时刻一个合法的$IP$地址只能分配给一台主机，否则就会引起$IP$地址冲突。P地址$192.168.11.25$属于$C$类地址，前$3$个八位代表网络号，后面一个八位代表主机号，所以$A$、$B$、$D$同属于一个逻辑网络，只有$C$的网络号不同，表明它在不同的逻辑网络。
例题 已知$IP$地址位$141.14.72.24$，子网掩码为$255.255.192.0$，求网络地址。
解：已知子网掩码前两个八位都是$255$，表示掩码前$16$位全部是$1$，相与时不变，所以网络前$16$位依然为$141.14$。
而子网掩码最后一个八位全部是$0$，所以与$24$相与全部是$0$，从而网络地址为$141.14.x.0$。
主要看子网掩码第三个八位既有$0$又有$1$的部分。$72$用二进制表示为$0100,1000$，而$192$用二进制表示为$1100,0000$，子网号为$2$位，主机号为$14$位，从而进行与操作得到网络号为$0100,0000=64$。
所以最后网络号为$141.14.64.0$。
例题 一个网络中有几个子网，其中一个已分配了子网号$74.178.247.96/29$，则下列网络前缀中不能再分配给其他子网的是()。
A.74.178.247.120/29
B.74.178.247.64/29
C.74.178.247.96/28
D.74.178.247.104/29
解：$C$。“$/29$"表明前$29$位是网络号，$4$个选项的前$3$个字节均相同。$A$中第$4$个字节$120$为$0111,1000$，前$5$位为$01111$；$B$中第$4$个字节$64$为$0100,0000$，前$5$位为$01000$；$C$中第$4$个字节$96$为$0110,0000$，前$4$位为$0110$；$D$中第$4$个字节$104$为$0110,1000$，前$5$位为$01101$。由于已经分配的子网$74.178.247.96/29$的第$4$字节的前$5$位为$01100$，这与$C$中第$4$字节的前$4$位重叠。因此$C$中的网络前缀不能再分配给其他子网。
划分数量
例题 一个网段的网络号为$198.90.10.0/27$，子网掩码固定为$255.255.255.224$，最多可以分成()个子网，每个子网最多具有()个有效的$IP$地址。
A.8,30
B.4,62
C.16,14
D.32,6
解：$A$。由题可知，主机号有$5$位，若主机号只占$1$位，则没有有效的$IP$地址可供分配（排除$0$和$1$就没有了），最少$2$位表示主机号，因此还剩$3$位可以表示子网号，所以最多可以分成$8$个子网。而当$5$位都表示主机数，即只有$1$个子网时，每个子网最多具有$30$个有效的$IP$地址（除去了全$0$和全$1$）。
通信有效性
例题 某子网的子网掩码为$255.255.255.224$，一共给$4$台主机分配了$IP$地址，其中一台因$IP$地址分配不当而存在通信故障。这一台主机的$IP$地址是()。
A.202.3.1.33
B.202.3.1.65
C.202.3.1.44
D.202.3.1.55
解：$B$。在本题的条件下，某主机不能正常通信意味着它的$IP$地址与其他三台主机不在同一个子网。子网掩码$255.255.255.224$（表明前$27$位是网络号）可以划分为$2^3=8$个子网，其中前$3$个子网的地址范围为$202.3.1.1\sim30$（$000$开头），$33\sim62$（$001$开头），$65\sim94$（$010$开头）（全$0$或全$1$的不能作为主机地址）。可以看出$B$选项属于子网$202.3.1.64$，而其余$3$项属于子网$202.3.1.32$。
构成超网
路由器选址
例题 路由器$R0$的路由表见下表：若进入路由器$R0$的分组的目的地址为$132.19.237.5$，请问该分组应该被转发到哪一一个下一跳路由器()。
A.R1
B.R2
C.R3
D.R4
| 目的网络 | 下一跳 |
|---|---|
| 132.0.0.0/8 | R1 |
| 132.0.0.0/11 | R2 |
| 132.19.232.0/22 | R3 |
| 0.0.0.0/0 | R4 |
解：$B$。
其中$D$表示默认路由，代表本路由表中找不到对应的路由，只能交给其他路由器查找。如果$ABC$都不对$D$才能作为选项。
如果是$R1$，网络前缀是$8$的话，目的地址的网络号就是$132.0.0.0$，所以与路由表中目的网络网络号一致，可用作为下一跳的选项。
如果是$R2$，网络前缀是$11$的话，目的地址的网络号就是$132.0.0.0$，所以也可用作为下一条的选项。
如果是$R3$，网络前缀是$22$的话，目的地址的网络号是$132.19.236.0$，与路由表中目的网络网络号不一致，所以不能作为选项。
所以$AB$都是可选的，而根据最长前缀匹配，需要选择网络前缀最长的、地址最具体的，所以选择$B$。
网络可分配个数
例题 某网络的$IP$地址空间为$192.168.5.0/24$，采用定长子网划分，子网掩码为$255.255.255.248$，则该网络中的最大子网个数、每个子网内的最大可分配地址个数分别是()。
A.32,8
B.32,6
C.8,32
D.8,30
解：$B$。已知$IP$为$192.168.5.0/24$，前$24$位都是网络前缀，又采用定长子网划分，所以要对后面八位进行子网划分。
子网掩码为$255.255.255.248$，所以前五位为子网号，后三位为主机号。所以子网号就是$2^5=32$。主机号为$2^3=8$，但是全$0$全$1$不可用，所以就是$6$。所以最后选$B$。
变长子网划分
例题 若将$101.200.16.0/20$划分为$5$个子网，则可能的最小子网的可分配$IP$地址数是()。
A.126
B.254
C.510
D.1022
解：$B$。因为需要划分五个子网，按一般划分情况下等长划分，需要$3$位划成$8$个子网，从而一共可分配地址为$2^{32-20-3}-2=2^9-2=510$个。但是因为要求可能的最小子网可分配地址，所以需要使用变长子网划分。即第一大子网使用$1$位子网号，第二大子网使用$2$位子网号，逐渐对半分配。一共可以分$2^{32-20}=2^{12}=4096$个，第一个子网分一半，为$4096\div2-2=2046$个（全$0$全$1$不要），余下$2048$个，第二个子网分一半，为$2048\div2-2=1022$个，余下$1024$个，第三个子网分一半，为$1024\div2-2=510$个，余下$512$个，最后第四个第五个子网各分一半，所以为$512\div2-2=254$个。
ARP协议
例题 主机发送$IP$数据报给主机$B$，经过了$5$个路由器，此过程中一共使用了多少次$ARP$协议？
因为五个路由器，所以有六段链路，所以需要选择路由六次，所以使用了六次$ARP$协议。
路由算法与协议
路由基本概念
例题 下列关于路由器交付的说法中，错误的是()。
Ⅰ.路由选择分直接交付和间接交付
Ⅱ.直接交付时，两台机器可以不在同一物理网段内
Ⅲ.间接交付时，不涉及直接交付
Ⅳ.直接交付时，不涉及路由器
$A.$Ⅰ和Ⅱ
$B.$Ⅱ和Ⅲ
$C.$Ⅲ和Ⅳ
$D.$Ⅰ和Ⅳ
解：$B$。路由选择分为直接交付和间接交付，当发送站与目的站在同一网段内时，就使用直接交付，反之使用间接交付，因此Ⅰ正确、Ⅱ错误。间接交付的最后一个路由器肯定直接交付，Ⅲ错误。直接交付在同一网段内，因此不涉及路由器，Ⅳ正确。
RIP协议
例题 假设下图中的$R1$、$R2$、$R3$采用$RIP$交换路由信息，且均已收敛。若$R3$检测到网络$201.1.2.0/25$不可达，并向$R2$通告一次新的距离向量，则$R2$更新后，其到达该网络的距离是()。
A.2
B.3
C.16
D.17
解：$B$。首先$R3$检测到一个不可达网络$201.1.2.0/25$，说明该网络是和$R3$相连的（在$RIP$协议中，检测到网络不可达是由相邻结点检测到的），图片上没有标出，假设记为$R4$，也就是说这整个网络由$R1$、$R2$、$R3$、$R4$组成。题中说到开始的时候“均已收敛”，即在$R3$检测到$R4$不可达之前，网络中各个网络已经互相知道了到彼此的距离，因为$R4$与$R3$是直连的，$R4$与其他的关联关系未知，假定$R4$只与$R3$是直连，所以$R4$距离为$R3$距离加一。通过图片的网络结构可知$R1$的距离向量为$(0,1,1,2)$，$R2$的距离向量为$(1,0,1,2)$，$R3$的距离向量为$(1,1,0,1)$。现在$R3$检测到$R4$不可达，即$R3$的距离向量变为$(1,1,0,16)$，并且现在只向$R2$通报了自己新的距离向量。而当$R2$收到$R3$传过来的距离向量时，对于$R2→R4$的路径长度，它会比较$R2→R3→R4$（更新后的距离距离$17$）和$R2→R1→R3→R4$（绕道$R1$的距离为$3$，此处$R1→R3→R4$的距离是$2$，因为$R1$还不知道$R3$到$R4$的代价变为$16$了，因为$R1$在$R2$后面，还没有接收到信息的更新，坏消息传得慢），$R2$比较$17$和$3$选择较小的$3$，因此选$B$。
例题 在距离-向量路由协议中，()最可能导致路由回路的问题。
$A.$由于网络带宽的限制，某些路由更新数据报被丢弃
$B.$由于路由器不知道整个网络的拓扑结构信息，当收到一个路由更新信息时，又将该更新信息发回自己发送该路由信息的路由器
$C.$当一个路由器发现自己的一条直接相邻链路断开时，未能将这个变化报告给其他路由器
$D.$慢收敛导致路由器接收了无效的路由信息
解：$B$。在距离-向量路由协议中，“好消息传得快，而坏消息传得慢”，这就导致了当路由信息发生变化时，该变化未能及时地被所有路由器知道，而仍然可能在路由器之间进行传递，这就是“慢收敛”现象。慢收敛是导致发生路由回路的根本原因。
例题 已知路由器$R6$的路由表：
现收到相邻路由器$R4$发来的路由更新信息：
试更新路由器$R6$的路由表。
首先第一步是更新$R4$发来的路由更新信息，距离全部加$1$，下一跳地址改为$R4$：
然后对每一项进行查看。
因为$R6$没有到$Net1$的项目，所以可以直接填入$R6$路由表。
因为$R6$有到$Net2$的项目，也同样走$R4$，但是更新后的距离变为了$5$，所以距离改成$5$。
因为$R6$有到$Net3$的项目，原来走$R5$，现在走$R4$，距离从$4$变为了$2$，所以走$R4$距离更短，从而应该改为走$R4$，距离为$2$。
所以最后为：
[]