第5章 网络互连

第5章网络互连5.1网络互连概述5.1.1网络互连的基本概念图5.1互联网的概念5.1.2利用网桥扩大局域网1.网桥的基本工作原理图5.2用网桥实现局域网的互连2.网桥的类型计算机网络教程(第二版)2图5.3网桥引起的兜圈子3.网桥的功能5.1.3路由器在网络互连中的应用1.路由器的基本功能2.路由器的组成图5.4路由器组成3.IP路由器的操作过程计算机网络教程(第二版)3图5.5用IP路由器进行互连5.2因特网的网际协议IP5.2.1IP地址1.分类编址图5.6IP地址结构计算机网络教程(第二版)4图5.7IP地址的5种类型2.IP地址与物理地址计算机网络教程(第二版)5图5.8从不同层次上看IP地址和物理地址图5.9IP地址与物理地址的区别5.2.2地址解析1.从IP地址到物理地址的解析2.从物理地址到IP地址的映射计算机网络教程(第二版)65.2.3IP数据报1.IP数据报的格式图5.10IP数据报格式图5.11IP数据报的分片图5.12选项码的3个字段计算机网络教程(第二版)72.IP数据报的寻径图5.13因特网路由表举例5.3子网的划分和构造超网5.3.1子网的划分1.子网的概念2.子网掩码计算机网络教程(第二版)8图5.14子网的划分3.在使用子网时IP数据报的转发图5.15划分子网后数据的转发举例5.3.2构造超网1.网络前缀2.最长前缀匹配计算机网络教程(第二版)95.4因特网差错与控制报文协议图5.16ICMP报文格式与封装1.类型计算机网络教程(第二版)10图5.17ICMP差错报告报文数据部分的内容2.代码3.检验和计算机网络教程(第二版)115.5因特网的路由选择协议图5.18自治系统与内部、外部网关协议5.5.1内部网关协议RIP图5.19路由器R1到目的网络的距离1.距离向量算法计算机网络教程(第二版)12图5.20使用RIP协议时路由表的建立过程2.RIP协议的报文格式计算机网络教程(第二版)13图5.21RIP2的报文格式5.5.2内部网关协议OSPF1.OSPF的基本原理与特点2.路由器的可达性与链路状态数据库的同步5.5.3外部网关协议5.6IP多播与因特网组管理协议IGMP5.6.1IP多播图5.22多播示意图计算机网络教程(第二版)141.IP多播地址2.使用以太网进行多播图5.23D类IP地址与以太网多播地址的映射关系5.6.2因特网组管理协议IGMP图5.24IGMP报文格式5.6.3隧道技术图5.25隧道技术在多播中的应用计算机网络教程(第二版)155.7下一代的网际协议IPv65.7.1IPv6数据报的格式图5.26IPv6数据报的格式1.基本首部2.扩展首部图5.27IPv6的扩展首部3.分片扩展首部计算机网络教程(第二版)16图5.28分片扩展首部的格式图5.29IPv6数据报分片举例5.7.2IPv6的地址空间5.7.3从IPv4向IPv6过渡图5.30使用双协议栈实现从IPv4到IPv6的过渡计算机网络教程(第二版)17图5.31使用隧道技术进行从IPv4到IPv6的过渡5.8虚拟专用网VPN图5.32用隧道技术实现虚拟专用网习题5.1网络互连有何实际意义？进行网络互连时，有哪些共同的问题需要解决？网络互连有哪些方式？5.2转发器、网桥、路由器和网关有何区别？它们工作在什么层次？5.3为什么转发器不适合连接通信协议不同的网络？在什么情况下适合用网桥作为互连设备？什么情况下适合用路由器作为互连设备？5.4局域网互连中所用的网桥的工作原理和特点是什么？目前采用何种路由选择策略？5.5用一句话概述网际层提供什么样的网络服务？5.6试简单说明IP、ARP、RARP和ICMP等协议的作用。5.7IP地址分哪几类？各如何表示？IP地址的主要特点是什么？5.8试说明IP地址与物理地址的区别。为什么要使用两种不同的地址？5.9回答以下问题：(1)子网掩码为255.255.0.0代表什么意思？(2)一网络的子网掩码为255.255.248.0,问该网能够连接多少个主机？(3)一个A类网络和一个B类网络的子网号Subnet.id分别为16比特和8比特，问这两个网络的子网掩码有何不同？(4)一个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？(5)某个IP地址的十六进制表示是B4D2F283，试将其转换为点分十进制形式。这个地址是哪一类IP地址？计算机网络教程(第二版)18(6)C类网络使用子网掩码有无实际意义？为什么？5.10试辨认以下IP地址的网络类别？(1)129.40.198.5;(2)34.13.240.15;(3)193.183.75.253;(4)226.12.69.17;(5)89.3.0.1;(6)200.3.5.1。5.11IP数据报中的首部检验和，不检验数据报中的数据。这样做的好处是什么？坏处是什么？5.12计算首部检验和为什么不采用CRC检验码？当某个路由器发现一数据报的检验和有差错时，为什么采取丢弃的办法而不要求源站重传此数据报？5.13在因特网中，为什么将IP数据报分片传送的数据报在最后的目的主机进行组装而不在数据报片通过一个网络就进行一次组装？5.14一个传输层报文由1500比特数据和160比特的首部组成，这个报文进入IP层后加上了160比特的IP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800比特，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)？5.15如果要把一个IP数据报分片，哪些字段要复制到每一片首部中？哪些字段只留在第一个片首部中？5.16一个数据报长度为4000字节(固定首部长度)。现在经过一个能传送最大数据长度为1500字节的网络传送。试问应当划分为几个短些的数据报片？各数据报片的数据字段长度、片偏移字段和标志“未完”应为何数值？5.17(1)有人说“ARP协议向网络层提供了转换地址的服务，应当属于数据链路层”。这种说法为什么是错误的？(2)为什么ARP高速缓存每存入一个项目就要设置10~20分钟的超时计时器？这个时间设置得太大或太小会出现什么问题？5.18假设因特网中某路由器R1建立了如下路由表，见表5.5。现收到5个数据报，其目的IP地址分别为：(1)129.95.29.15;(2)129.95.40.20;(3)129.95.29.150;(4)129.5.160.21;(5)129.5.160.100。计算机网络教程(第二版)19试分别计算其下一跳。5.19试找出可以产生以下数目的A类子网的子网掩码(采用连续掩码)。(1)3(2)8(3)28(4)60(5)126(6)2505.20有如下的4个/24地址块，试进行最大可能的聚合：214.72.140.0/24214.72.141.0/24214.72.142.0/24214.72.143.0/245.21有两个CIDR地址块200.192/10和200.230.28/22。是否有一个地址块包含了另一个地址？如果有，请指出，并说明理由。5.22下列地址中的哪一个和96.32/12匹配？请说明理由：(1)96.33.224.123;(2)96.79.65.216;(3)96.58.119.74;(4)96.68.206.154。5.23与下列掩码相对应的网络前缀各有多少比特？(1)192.0.0.0;(2)248.0.0.0;(3)255.252.0.0;(4)255.255.255.240。5.24一个网络有几个子网，其中的一个已经分配给了地址块94.178.247.88/29。试问下列网络前缀中的哪些不能再分配给其他的子网？(1)94.178.247.120/29；(2)94.178.247.64/29；(3)94.178.247.80/28；(4)94.178.247.104/29。5.25简述RIP、OSPF和BGP路由选择协议的主要特点。5.26简述IP多播的要点。在多播中如何应用隧道技术？5.27相对于IPv4，IPv6做了哪些改变？5.28从IPv4过渡到IPv6有哪些方法？5.29一个自治系统有6个局域网，其连接如图5.33所示。LAN1至LAN6上的主机数分别为2、230、110、50、5和28。该自治系统分配到的IP地址块为64.128.90/23。试给出每一个局域网的地址块(包括前缀)。图5.33自治系统连接图计算机网络教程(第二版)20图5.34公司网络的布局5.30某公司有一个总部和4个子公司。公司分配到的网络前缀是128.64.35/24，公司的网络布局如图5.34所示。公司总部共有4个局域网，其中的LAN1~LAN3都连接到路由器R1上，R1再通过LAN4与路由器R2相连，R2通过广域网与4个子公司的局域网LAN5~LAN8相连，每个局域网旁边标明的数字是局域网上的主机数。试给每个局域网分配一个合理的网络前缀。5.31假设网络中路由器B的路由表如表5.6所示。试求出路由表B更新后的路由表，并对每一步加以说明。5.32某学校分配到一个B类IP地址，其网络号not.id为190.252.0.0。该学校有5000台机器，平均分布在20个不同的地点，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，并计算出每个地点主机号码的最小值和最大值。5.33在使用CIDR的情况下，写出因特网的路由器转发IP数据报的算法。5.34210.108.16.0是一个C类网络，210.108.16.170是该网内一台主机的IP地址，请给出IP地址的网络掩码，并求出网络号与主机号。若将210.108.16.0划分为6个子网，问损失的IP地址数是多少？5.35(1)在什么情况下需要建立虚拟专用网？(2)某单位有3个部门分布在相距很远的地点，每个地点都有自己的专用网，假定这些专用网之间需要经常进行通信，问可以采用什么方法来实现？(3)该单位欲建立虚拟专用网，试画出连接图，说明该网络应采用的技术，何处用专用地址和全球IP地址，并举例。(4)若该网络除实现单位内部通信外，还要和因特网上的主机进行通信，问连接专用网和因特网的路由器应具有哪些功能？计算机网络教程(第二版)21图5.35网络图5.36在图5.35中，有7个站分别连接在4个局域网上，并且用3个网桥连接起来，每个网桥的两个端口号都标明在图上。在一开始，3个网桥中的转发表都是空的，以后有以下各站向其他的站发送了数据帧：H1发送给H7，H3发送给H2，H4发送给H7，H2发送给H1，H6发送给H5。试将有关数据写在表5.8中。