【计算机网络】【自顶向下课后习题-4】-创新互联

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R1.网络层数据包是一种数据报，路由器根据包的IP（第3层）地址转发数据包，链路层交换机根据分组的MAC（第2层）地址转发分组。

R2.数据平面的主要功能是转发数据包，阻焊发数据报从它们的输入链路到它们的输出链路。例如，数据平面输入端口执行终止传入物理链路的物理层功能在路由器处，执行链路层功能以在另一个路由器上与链路层互操作传入链路的一侧，并在输入端口上执行查找功能。

控制平面的主要功能是路由选择，即确定数据报从源到目的地的路径。控制平面负责执行路由协议，响应连接的上下链路，与远程控制器通信，并执行管理功能。

R3.路由和转发之间的关键区别在于，转发是路由器将数据报从输入接口传输到输出接口的本地操作，转发发生的时间很短（通常是几纳秒），因此通常在硬件中实现。

路由是指网络范围内的过程，它来规划数据报从源到目的地的端到端路径，路由发生在更长的时间尺度上（通常是秒），通常在软件中实现。

R4.转发表在路由器中的作用是保存一系列<地址前缀，出口>，来指示到达的数据报将通过交换结构转发到哪个外向链路接口。

R5.Internet网络层的服务模式是尽力而为的服务。使用该服务模型。无法保证按发生顺序接收数据报，无法保证其最终交付，不能保证端到端的延迟，也没有最小的带宽保证。

R6.输入端口、交换结构和输出端口在硬件中实现，因为它们的数据报处理功能对于软件实现来说太快了。传统路由器呢不的路由处理器使用软件来执行路由协议，维护路由表和附加的链路状态信息，并计算路由器的转发表。此外，SDN路由器中的路由处理器还依赖与与远程控制器通信的软件，以便接收转发表条目并将它们安装在路由器的输入端口中。

数据平面通常由于需要快速而在硬件中实现例如以纳秒时标处理。控制平面通常在软件并以毫秒或秒时间工作，例如用于执行路由协议、响应向上或向下的附加链路，与远程控制器通信，并执行管理功能。

R7.利用隐藏复制，在每个输入端口处本地地进行转发查找，而无需调用集中式路由处理器。最终分散的方法避免在路由器内的单个点创建查找处理瓶颈，就快嘛毕竟要高速。

R8.基于目标的转发意味着到达路由器的数据报将是仅基于数据报的最终目的地转发到输出接口。通用转发意味着除了最终目的地外，还有其它因素影响着输出接口的确定。当路由器决定输出时，也会考虑与数据报相关联的情况。例如，转发决策可以基于数据报的TCP/UDP源端口号或目的端口号，除了其目的IP地址之外。

R9.如果包的目的地址与转发表中的两个或多个条目匹配，路由器使用最长前缀匹配来确定包被转发到哪个链路接口。也就是说，数据报将被转发到具有与数据包的目的地匹配的最长前缀的链路接口。

R10.通过存储器进行切换；通过总线进行切换；通过互连网络进行切换。只要所有分组都被转发到不同的输出端口，互连网络就可以并行的转发分组。

R11.如果数据包到达交换矩阵的速率超过交换矩阵速率，则数据包需要在输入端口排队。如果此速率不匹配仍然存在，队列会变得更大，并最终溢出输入端口缓冲区，从而导致数据包丢失。如果交换结构速度至少为n，则可以消除分组丢失输入线速度快，其中n为 输入端口的数量。

R12.假设输入和输出线路速度相同，如果数据包到达单个输出端口的速率超过线路速度，则仍可能发生丢包。如果这种速率不匹配仍然存在，队列将变得越来越大，并最终溢出输出端口缓冲区，从而导致数据包丢失。请注意，提高开关结构的速度并不能防止此问题的发生。

R13.HOL阻塞：有时在输入端口队列中首先排队的数据包必须等待，因为它需要的输出端口没有可用的缓冲区空间被转发。当发生这种情况时，第一分组后面的所有分组被阻塞，即使它们的输出队列具有容纳它们的空间。发生HOL阻塞是发生在输入端口处。

R14.只有FIFO才能确保所有数据包按照到达的顺序离开。

R15.例如，携带网络管理信息的分组应当接收优先于常规用户流量。另一个实例是实时语音IP分组可能需要在非实时流量（如电子邮件）上接收优先级。

R16.有了RR，所有服务类被同等对待，也就是说，没有任何服务类比任何其它服务类具有优先级。对于WFQ，服务类被不同的对待，也就是说，每个类在任何时间间隔内都可以接收到不同的服务量。当WFQ的所有类都具有相同的服务权重时，WFQ与RR是相同的。

R17.IP数据报中的8位协议字段包含关于目的地主机应该将段传递给哪个传输层协议的信息。

R18.生存时间TTL

R19.（有点看不懂）

答案：没有。IP报头校验和只计算IP数据包的IP报头字段的校验和，这些字段与IP数据报的传输层段部分不共享公共字节。

R20.当有效载荷大于大数据单元（MTU）时，在目标主机中组装。

R21.是的，每个接口都有一个IP地址。

R22.11011111  00000001  00000011  00011100

R24.8个接口；3个转发表

R25.TCP报头20字节，IP报头20字节，有效载荷一共40字节，每个数据报开销50%

R26.通常，无线路由器包括DHCP服务器。DHCP用于为5台PC和路由器接口分配IP地址。

是的，无线路由器也使用NAT，因为它只从ISP获得一个IP地址。

补充一下：NAT是什么

NAT即网络地址转换，用来转换私有IP地址和公有IP地址，这个转换服务在路由器中进行。

当家庭或企业内部的网络设备想要访问互联网时，路由器在内部就会将它们的私有IP地址进行转换，转换成互联网服务提供商分配的公有IP地址。

当互联网上的某台计算机A想要和私有网络中的设备进行通信，那么此时的路由器就会将计算机A发来的公有IP地址转换为设备的私有IP地址。

R27.（路由聚合不是很理解）

路由聚合意味着ISP使用单个前缀为多个网络做广播。使用一个公共前缀地址来汇聚许多的子网。路由聚合很有用，因为ISP可以使用这种技术向Internet的其它部分宣传ISP拥有的多个网络的单一前缀地址。

R28.即插即用或零配置协议意味着该协议能够自动配置主机的网络相关方面，以便将主机连接到网络中。

R29.专用网络地址是多个局域网可以重复使用的，如常见的192.168.xxx.xxx，所以它不会在公共因特网中出现。

R31.是的，因为整个IPv6数据报（包括头字段）封装在IPv4数据报的有效载荷中。

R33.路由器只是记录了一系列的<地址前缀，出口>对，流表中记录了各种值和动作。

R34.“匹配加动作”是指路由器或交换机试图在流表中有某些条目的包的一些报头值之间找到匹配，然后根据该匹配，路由器决定将该数据包转发到哪个接口，甚至决定对该分组进行更多的操作。

在基于目的地的转发分组交换机的情况下，路由器只尝试在流表条目与到达数据包的目标IP地址之间找到匹配，并且决定将该数据包转发到哪个接口。

在SDN的情况下，可以匹配许多字段，例如IP源地址、TCP源端口和源MAC地址；还可以采取许多操作，例如转发、删除和修改字段值。

R35.可以在OpenFlow 1.0通用转发中匹配的IP数据报中的三个头字段是IP源地址、TCP源端口和源MAC地址。三个无法匹配的字段是：TTL字段、数据报长度字段、标头校验和（依赖与TTL字段）

P1.  a）目标地址：H3      链接接口：3

b）不能实现，因为转发表只是基于目的地址（题说的是从H2，这是源主机呀）

P2.  a）不能，共享总线上一次只能发送一个数据包。

b）不能，如文本所述，共享系统总线上一次只能进行一次内存读取/写入。

c）不能，纵横式只能在当输出端口不同时才能并行处理。

P3.   a）（n-1）D            b）（n-1）D            c）0

P4.（不是很理解）

最好情况是3个时隙。

时隙1：第一个轨道的X，第二个轨道的Y被并行处理

时隙2：第二个轨道的X，第三个轨道的Y被并行处理

时隙3：第三个轨道的Z被处理。

P5. a)

目的地址转发端口
11100000 00/220
11100000 01000000/161
11100000/252
其它3

b) 3;2;3
P6. 

P7.一样的

P8.（不理解）

P9. P10.

P11.（不理解）

在128.119.40.128至128.119.40.191范围内任何IP地址

四个同等大小的子网：128.119.40.64/28，128.119.40.80/28，128.119.40.96/28，128.119.40.112/28

P12.每个片段中数据字段的大大小=680（因为有20个字节的IP报头）。一次，所需的片段数=（2400-20）/680=4个分片。

每个片段将具有识别号422。除最后一个片段外，每个片段的大小为700个字节（包括IP报头）。最后一个数据报的大小为360字节（包括IP报头）。这4个片段的偏移量为0，85，170，255。前三个片段中的每一个都有flag=1;最后一个片段将有flag=0。

补充一下偏移量的知识：

偏移量就是在文件流中的下标位置，这个下标位置也就是每个分片读取部分流文件的起始位置。

那这个偏移量怎么算的呢，偏移量=相对分片报文长度/8

例子：假设一共传输3800字节，MTU为1400字节，由于固定IP首部为20字节，因此实际传输长度为1420字节，所以只需要传输三次，1400+1400+1000，那么第一批偏移为0，第二片偏移为1400/8=175，第三次偏移为2800/8=350

P15.数据报中含有TCP头和IP头，就已经占了40字节，而AB之间的数据报被限制为1500字节，所以一个数据报能带有1460字节的MP3数据。共需要5*10的6次方/1460=3425个数据报。

P16.a)家庭地址：192.168.1.1、192.168.1.2、192.168.1.3    

路由器接口为192.168.1.4

b）

WAN SideLAN Side
24.34.112.235,4000192.168.1.1,3345
24.34.112.235,4001192.168.1.1,3346
24.34.112.235,4002192.168.1.2,3345
24.34.112.235,4003192.168.1.2,3346
24.34.112.235,4004192.168.1.3,3345
24.34.112.235,4005192.168.1.3,3346

P17. a）可以通过连续的标识号来识别这是一台计算机发出的。例如当前俘获的一堆标识号分别为：[100，101，250，102，251，700，701]，那么就有三个连续的标识号序列，分别为：[100，101，102]、[250，251，252]、[700，701]。可以确定该NAT路由器后面有3台主机。

b）如果这些识别号码不是按所需分配的，而是随机分配的，则a）部分中所建议的技术将无法工作，因为在嗅探数据中不会出现集群。

P18.（不理解）

想出这样的技术是不可能的。为了在Arnoid和Bernard之间建立一个直接的TCP连接，A~或B~必须启动另一个连接。但是覆盖A~和B~的NAT丢弃了从WAN端到达的SYN数据包。因此，无论是A~还是B~，如果它们都落后于NAT，就无法启动到对方的TCP连接。

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