吉林大学计算机网络教材胡亮编著习题答案——第五章（简答题部分）

1、网络层的主要功能有哪些？

1、从信源到信宿的传输。
2、逻辑寻址。
3、路由。
4、地址转换。
5、复用。
6、流量控制和拥塞控制。
7、网络互连。

2、在OSI参考模型中，网络层向上层提供了哪两种服务？这两种服务各有哪些优缺点？

面向连接的网络服务、无连接的网络服务。
面向连接的网络服务的优点：
1、使得一个协议具有数据包传输排序、差错控制、流量控制功能。
2、数据包中协议控制信息少，减少额外开销。（只有连接请求包携带目的地址信息）
面向连接的网络服务的缺点：
1、一旦连接建立，路由选择就不再具有灵活性。即便一条链路发生阻塞或出现其他问题，后续的数据包也不能用其他路径替代。
2、比无连接网络服务的传输效率低。
无连接网络服务的优点：
1、如果可靠性和排序可以由上层协议处理，那么传输效率和开销是两个优点。
无连接网络服务的缺点：
1、不可靠
2、每一个数据包开销较大，每一个数据包必须携带完整的地址信息。

3、请区分如下几种网络互联设备。网关、路由器、网桥、中继器。

1、中继器是物理层的网络互连设备，负责在物理层中进行透明的比特复制，以对信号衰减进行补偿，实现拓展网段的功能。
2、网桥工作在物理层和数据链路层，具有路由选择、差错检测、帧格式转换和隔离通信等数据链路层功能，可以拓展局域网的覆盖范围。
3、路由器是网络互连的主要设备，工作在物理层、数据链路层和网络层，可以同时连接两个或两个以上的网络，在多个互连设备之间中继或转发数据包。
4、网关可以工作在OSI模型的所有层上，通常是安装在路由器内部的软件，可以实现协议转换功能。

4、什么是路由选择？路由选择算法的基本要求是什么？

路由选择是指网络中各个结点为到来的数据包选择一条输入链路。
基本要求：1、正确性。2、简单性。3、稳定性。4、可靠性。5、公平性。6、最优性。

5、常用的计算最短路径的算法有哪两种？

距离向量路由选择算法、链路状态路由选择算法。

6、简述距离向量路由选择算法的工作原理。

1、每个路由器都保存自己知道的关于整个网络的信息，并与邻居路由器共享这些信息。
2、每个路由器都仅仅把自己知道的网络信息发给它的邻居路由器。这种信息将被每个邻居路由器接收和保存。并被邻居路由器来更新自己的网络信息。
3、信息的交换是周期性的。

8、简述链路状态路由选择算法的工作原理。

1、共享关于邻居路由器的信息。路由器仅仅发送关于自己邻居路由器的信息，而不是像距离向量路由选择算法那样发送整张路由表。
2、将共享的信息发给所有路由器。
3、周期性地进行信息共享。

10、什么是网络服务质量？为了确保网络服务质量，需要解决哪些问题？

网络服务质量是指网络中的一种能力，即在网络环境中能够有效地提供针对各种应用的不同需求。
解决的问题：
1、应用需要从网络中得到什么？
2、如何对进入网络的流量进行规范？
3、为了保证性能，如何在路由器中预留资源？
4、网络是否能安全地接收更多流量？

11、什么是流量整形？进行流量整形的算法有哪些？

流量整形是调节入网数据流平均速率和突发速率的技术。
算法有漏桶算法和令牌桶算法。

12、什么是拥塞？拥塞产生的原因有什么？拥塞控制方法有哪些？

网络或网络的一部分出现过多的数据包，导致网络性能下降的现象称为拥塞。
造成拥塞的原因有两个：
1、结点的处理速率不够高。
2、链路的传输速率不够高。
控制拥塞的方法有：
1、预分配缓冲区。
2、丢弃数据包。
3、限制网络中数据包的数量。
4、流量控制。
5、阻塞包。

14、路由器有IP地址吗？如果有，有多少个？

路由器至少有两个IP地址。一个是连接到本地网络的局域网IP地址，另一个是连接到外部网络的广域网IP地址。

15、试回答什么是直接广播地址？什么是受限广播地址？二者有何区别？

直接广播地址主机号全为1，受限广播地址为255.255.255.255。区别在于受限广播地址不会被路由器转发而直接广播地址可以被路由器转发。

17、划分子网有何好处？如何划分子网？

划分子网的好处：
1、可以合理利用有效IP地址，避免IP地址的浪费。
2、可以方便地进行IP地址的分类，将一个子网用于一类场景。
3、方便管理，安全性高。在数据链路层里，一个子网与另一个子网互不通信，若一个子网崩溃或中毒，其他子网受到的影响较小。
4、网络效率高，可以减少对网络设备性能的影响，避免因大量广播而造成网络拥塞瘫痪。

20、什么是CIDR，CIDR主要有哪些特点？

CIDR是无类别路由选择。用a.b.c.d/n表示。使用CIDR的一个好处是进行路由聚合，另一个好处是更加灵活有效地分配IP地址空间。

22、什么是路由聚合？为什么要执行路由聚合？

路由聚合可以有效减少路由表中的表项数量，减少查找路由表所需时间，从而提高整个互联网的性能。

26、什么是NAT？什么是NAPT?请说明NAT的工作原理。

NAT是网络地址转换协议。NAPT是网络地址与端口翻译。
NAT是一种把内部网私有IP地址转换成公用网IP地址的技术。NAT路由器至少有一个有效的公用网IP地址，并维护一张包含内部网私有IP地址和公用网IP地址之间映射关系的转换表。这样，所有使用私有IP地址的主机和外界通信时，只有NAT路由器中将私有IP地址转换成该路由器对外接口的公用网IP地址才能和互联网连通。

27、什么是DHCP，请说明DHCP的工作原理。

DHCP是动态主机配置协议。DHCP报文的交互过程可以分为三个阶段。
第一阶段——请求IP地址。
（1）、首先，DHCP客户向DHCP服务器发送DHCP发现报文，源地址0.0.0.0，目的地址255.255.255.255。
（2）、然后DHCP服务器收到DHCP发现报文之后，用DHCP提供报文做出响应。DHCP提供报文携带者分配给DHCP客户的IP地址等信息。
（3）、之后DHCP客户根据一台或多台DHCP服务器返回的DHCP提供报文选择一台DHCP服务器，并向选择的DHCP服务器发送DHCP请求报文，同样采用广播的方式，以便所有DHCP服务器都能看到。
（4）、最后，被选择的DHCP确认报文，对DHCP客户的请求进行响应，允许客户在租用期内使用其分配的IP地址。
第二阶段——续租IP地址
（1）、当租用期过了50%，DHCP客户发送DHCP请求报文，要求更新租用期。如果DHCP服务器不响应，则在租用期过了87.5%时，DHCP客户就重新发送DHCP请求报文。
（2）、DHCP服务器若同意，则发回DHCP确认报文。DHCP得到新的租用期，重新设置超时计时器。
（3）、DHCP服务器若不同意，则发回DHCP否认报文。这时DHCP客户必须立即停止使用原来的IP地址，而且从发现阶段开始重新申请IP地址。
第三阶段——释放IP地址
DHCP客户可以随时终止服务器所提供的租用期，这时只需要向DHCP服务器发送DHCP释放报文即可。

28、在IPV4数据包头中设置总长度字段是必要的吗？

是必要的，尽管以太网的最小帧长为46字节，但是有可能IP数据包更短。如果没有总长度就不知道46字节中有多少是IP数据包的内容。

29、IPV4数据包头中哪个字段用来限制该数据包的转发次数？为什么要设置该字段？

TTL（生存周期），为了防止数据包在网络中无限“兜圈子”，白白占用网络资源。

30、IPV4数据包头为什么使用校验和而不使用循环冗余码？为什么不检验数据包中的数据？

因为IP网络是采用不可靠的，无连接的尽力而为的服务。如果发现校验和出错，那么IP就丢弃这个数据包，由上层去发现丢弃的数据包并重传。

34、什么是默认路由？在IP路由表中引入默认路由的目的是什么？

默认路由是对IP数据包中的目标地址找不到存在的其他路由时，路由器所选择的路由。
目的地不在路由器的路由表里的所有数据包都会使用默认路由。(三无人员)

36、下列网络层协议的作用和关系如何。IP、ICMP、ARP。

1、ICMP是差错报告和查询报文，它封装在IP的数据包中，用于向上层报告错误。
2、ARP是地址解析协议，负责根据IP地址来确定下一跳的MAC地址。

37、IP地址与MAC地址有何区别？为什么要使用两种不同的地址？

IP地址是逻辑地址，MAC地址是物理地址。IP地址的本质是终点地址，它在经过路由器的时候不会发生改变，但MAC地址是下一跳的地址，经过路由器会发生改变。

38、ARP的作用和工作原理是什么？

作用是根据IP地址获取MAC地址。工作原理是建立一张IP地址与MAC地址的映射表。当需要转换时，先查表，若查到则直接转换，否则，就将ARP请求广播到本地网段上。当某主机确定ARP请求中的IP地址与自己的IP地址相匹配，就将这个映射关系添加到本地ARP缓存中。然后向源主机发送ARP应答报文。源主机也同样更新ARP缓存，然后转换MAC地址。

39、ICMP如何定向差错？

使用类型字段和代码字段描述特定的错误。

41、IPV6主要有哪些特点？

1、地址长度扩展为128位。
2、简化的头格式。
3、层次化的地址结构。
4、灵活的扩展头。
5、支持即插即用。

42、与IPV4相比，IPV6的头有哪些特点和优势？

1、更大的地址空间。
2、扩展的地址层次结构。
3、灵活的头格式。
4、改进的选项。
5、允许协议继续扩充。

44、IPV6有哪几种类型的地址？

单点传送地址、多点传送地址、任意点传送地址。

46、两台支持IPV6的主机要跨越互联网进行通信，如果连接两台主机的路径中有一个尚未部署IPV6的网络，利用哪些技术可以实现两台主机间的正常通信？

双协议栈、隧道技术、翻译技术。

47、IPV6是否还需要利用地址解析协议进行地址解析？为什么？

不需要，IPV6使用NDP协议。