网络基础考查题目(2012-2013-2)

请珍惜劳动成果注意：1、 手写或打印稿均可，多页要用钉书机进行装钉；2、 第17周上课时间交答卷。交答卷时一定记住要签字，否则无成绩。一、 综合 OSI 和 TCP/IP 的优点，采用一种只有五层协议

请珍惜劳动成果

注意：

1、 手写或打印稿均可，多页要用钉书机进行装钉；

2、 第17周上课时间交答卷。交答卷时一定记住要签字，否则无成绩。

一、 综合 OSI 和 TCP/IP 的优点，采用一种只有五层协议的体系结

构。请说出分成了哪五层？简要说说每一层的功能。并描述主机A 中应用程序pr1与主机B 中应用程序pr2通信时，数据块是如何通过每层协议的详细过程（假定主机A 和主机B 位于不同的子网，中间由一台路由器进行连接）。（15分）

答：五层协议的体系结构分成了物理层、数据链路层五层、网络层、运输层、应用层五层。如下图：

各层的主要功能：

（1）应用层：应用层确定进程之间通信的性质以满足用户的需要。应用层不仅要提供应用进程所需要的信息交换和远地操作，而且还要作为互相作用的应用进程的用户代理（user agent), 来完成一些为进行语义上有意义的信息交换所必须的功能。

（2）运输层：任务是负责主机中两个进程间的通信。

因特网的运输层可使用两种不同的协议。即面向连接的传输控制协议TCP 和无连接的用户数据报协议UDP 。

面向连接的服务能够提供可靠的交付。

无连接服务则不能提供可靠的交付。只是best-effort delivery.

（3）网络层：网络层负责为分组选择合适的路由，使源主机运输层所传下来的分组能够交付到目的主机。

（4）数据链路层：任务是将在网络层交下来的数据报组装成帧（frame ），在两个相邻结点间的链路上实现帧的无差错传输。

（5）物理层：任务就是透明地传输比特流。

“透明地传送比特流”指实际电路传送后比特流没有发生变化。物理层要考虑用多大的电压代表“1”或“0”，以及当发送端发出比特“1”时，接收端如何识别出这是“1”而不是“0”。物理层还要确定连接电缆的插头应当有多少根脚以及各个脚如何连接。

二、 请给出Ipv4地址的结构，分类编址方法。并分别写出前三类地

址的网络部分和主机部分的变化范围（二进制和十进制两种表示方法）。（15分）

答：目前的IP 地址（IPv4：IP 第四版本）由32个二进制位表示，每8位二进制数为一个整数，中间由小数点间隔，整个IP 地址空间有4组8位二进制数，表示主机所在网络的地址以及主机在该网络中的标识共同组成。

“分类的IP 地址”就是将IP 地址划分为若干个固定类，每一类地址都由两个固定长度的字段组成，其中第一个字段是网络号（net-id ），它标志主机（或路由器）所连接到的网络。第二个字段是主机号（host-id ）, 它标志该主机（或路由器）。一个IP 地址在整个因特网范围内是唯一的。

这种两级的IP 地址可记为： IP 地址::={<网络号>,<主机号>}

为了便于寻址和层次化的构造网络，IP 地址被分为A 、B 、C 、D 、E 五类，商业应用中只用到A 、B 、C 三类。分类情况如下图所示：

全0的主机号字段表示该IP 地址是“本主机”所连接到的单个网络地址；而全1的主机号字段表示该网络上的所有主机。

A 类地址：A 类地址的网络标识由第一组8位（1个字节）二进制数表示，网络中的主机标识占3组8位二进制数（3个字节），A 类地址的特点是网络标识的第一位二进制数取值必须为“0”。A 类地址允许有126个网段，网络号字段全为0的IP 地址是个保留地址，意思是“本网络”；网络号为127（即01111111）保留作为本地软件环回测试本主机的进程之间的通信之用，网络号为127的地址根本不是一个网络地址。每个网络中的最大主机数是16777214。

B 类地址：B 类地址的网络标识由前两组8位二进制数（2个字节）表示，网络中的主机标识占两组8位二进制数（2个字节），B 类地址的特点是网络标识的前两位二进制数取值必须为“10”。B 类地址128.0.0.0是不指派的，可以指派的B 类最小网络地址是128.1.0.0，因此B 类地址可指派的网络数为16383。每个网络中的最大主机数是65534。

C 类地址：C 类地址的网络标识由前3组8位二进制数表示，网络中的主机标识占1组8位二进制数，C 类地址的特点是网络标识的前3位二进制数取值

必须为“110”。C 类地址192.0.0.0是不指派的，可以指派的C 类最小网络地址是192.0.1.0，因此C 类地址可指派的网络数为2097151。每个网络中的最大主机数是254。

以二进制表示，（除去主机号字段全0和全1这两种情况）

A 类网络的IP 地址范围为：00000001.00000000.00000000.00000001 ——01111110.11111111.11111111.11111110； B 类网络的IP 地址范围为：10000000.00000001.00000000.00000001

——10111111.11111111.11111111.11111110； C 类网络的IP 地址范围为：11000000.00000000.00000001.00000001 ——11011111.11111111.11111111.11111110. 为了便于记忆，通常习惯采用4个十进制数来表示一个IP 地址，十进制数之间采用句点“. ”予以分隔。这种IP 地址的表示方法也被称为点分十进制法。 以十进制表示，

A 类网络的IP 地址范围为：1.0.0.1——126.255.255.254；

B 类网络的IP 地址范围为：128.1.0.1——191.255.255.254；

C 类网络的IP 地址范围为：192.0.1.1——223.255.255.254.

三、 以太网交换机的结构如下图所示，请完成下面两个小题（20分）：

1 初始化时，地址表为空，请说出地址表的建立过程；（10分） 2 在地址表已经建好的情况下，请描述结点A 向结点C 发送数据的过程。（10分）

答：1、地址表建立过程：由于地址表为空，节点A 向节点C 发送数据包。在A 不知道C 的MAC 地址的情况下，A 就广播一个ARP 请求包，请求包中填有C 的IP ，以太网中的所有计算机都会接收这个请求，而正常的情况下只有C 会给出ARP 应答包，包中就填充上了C 的MAC 地址，并回复给A 。A 得到ARP 应答后，将C 的MAC 地址放入本机缓存，便于下次使用。同时交换机也会更新其MAC 地址表为（A--1,C--5) 。同理，D 向B 发送数据包後，同时交换机也会更新其MAC 地址表为（D--6,B--4) 。MAC 缓存是有生存期的，生存期结束后，将再次重复上面的过程。

2、地址表建好后，A 向C 发送数据包时，将查询交换机MAC 地址表，然後直接从端口5转发出去。

四、 在采用“载波监听多点接入/碰撞检测”介质访问控制方法的局

域网中，距离最远的两台机器间隔400米，假定电磁波的传播速度为20万公里/秒，问：主机发送数据后，多长时间内可能发生碰撞？请给出计算公式和运算结果。（10分）

答：单程端到端传播时延τ=S/V=400米/20万公里/秒=2微妙=2μs

假设距离最远的两台机器分别是A 、B 。

在t=0时，A 发送数据。B 检测到信道为空闲。

在t=τ-δ时（这里τ>δ>0），A 发送的数据还没有到达B 时，由于B 检测到信道是空闲，因此B 发送数据。

经过时间δ/2后，即在t=τ-δ/2时，A 发送的数据和B 发送的数据发生了碰撞。但这时A 和B 都不知道发生了碰撞。

在t=τ时，B 检测到发生了碰撞，于是停止发送数据。

在t=2τ-δ时，,A 也检测到发生了碰撞，因而停止发送数据。

当取δ=0时，t=τ=2μs ，所以主机发送数据后，2μs 内可能发生碰撞。

五、 简答题（40分）

1、什么是ARP ？（10分） 答：ARP (Address Resolution Protocol) 是地址解析协议。在IP 以太网中，当一个上层协议要发包时，有了节点的IP 地址，ARP 就能提供该节点的MAC 地址。以以太网环境为例，为了正确地向目的主机传送报文，必须把目的主机的32位IP 地址转换成为48位以太网的地址。这就需要在互连层有一组服务将IP 地址转换为相应的物理地址，这组协议就是ARP 协议。

2、URL 的含义及其组成部分。（10分）

答：统一资源定位符URL （Uniform Resource Locator）是用来表示从因特网上得到的资源位置和访问这些资源的方法。URL 给资源的位置提供一种抽象的识别方法，并用这种方法给资源定位。万维网使用统一资源定位符URL 来标志万维网上的各种文档，并使每一个文档在整个因特网的范围内具有唯一的标识符

URL.

URL 的一般形式由四个部分组成： <协议>://<主机>:<端口>/<路径> URL 的第一部分是最左边的<协议>。这里的<协议>就是指出使用什么协议来获取该万维网文档。现在最常用的协议就是http(超文本传送协议HTTP ），其次是ftp(文件传送协议FTP) 。

在<协议>后面是规定必须写上的格式“://”，不能省略。它的右边是第二部分<主机>，它指出这个万维网文档是在哪一个主机上。这里的<主机>就是指该主机在因特网上的域名。后面是第三和第四部分<端口>和<路径>，有时可省略。

3、分析域名“www.swun.edu.cn ”的结构，并给出域名解析的大致过程。（10分）

答：国家顶级域名cn 表示中国；类别域名edu 表示中国的教育机构；三级域名swun 是西南民族大学；四级域名www 表示万维网。

DNS 解析过程及原理

第一步：客户机提出域名解析请求, 并将该请求发送给本地的域名服务器。

第二步：当本地的域名服务器收到请求后, 就先查询本地的缓存, 如果有该纪录项, 则本地的域名服务器就直接把查询的结果返回。

第三步：如果本地的缓存中没有该纪录, 则本地域名服务器就直接把请求发给根域名服务器, 然后根域名服务器再返回给本地域名服务器一个所查询域(根的子域) 的主域名服务器的地址。

第四步：本地服务器再向上一步返回的域名服务器发送请求, 然后接受请求的服务器查询自己的缓存, 如果没有该纪录, 则返回相关的下级的域名服务器的地址。 第五步：重复第四步, 直到找到正确的纪录。

第六步：本地域名服务器把返回的结果保存到缓存, 以备下一次使用, 同时还将结果返回给客户机。

假设客户机域名为m.xyz.com ,如果想要访问站点：www.swun.edu.cn 就必须知道域名为www.swun.edu.cn 的主机IP 地址。此客户的本地域名服务器是dns.xyz.com ,假设一个根域名服务器是NS.INTER.NET ,所要访问的网站的本地域名服务器是dns.swun.edu.cn ,域名解析的过程如下:

(1)客户机发出请求解析域名www.swun.edu.cn 的报文。

(2)本地域名服务器收到请求后, 查询本地缓存, 假设没有该纪录, 则本地域名服务器dns.xyz.com 向根域名服务器NS.INTER.NET 发出请求解析域名www.swun.edu.cn 。

(3)根域名服务器NS.INTER.NET 收到请求后查询本地记录得到如下结果: swun.edu.cn NS dns.swun.edu.cn（表示swun.edu.cn 域中的域名服务器为：dns.swun.edu.cn ）, 同时给出dns.swun.edu.cn 的地址, 并将结果返回给域名服务器dns.xyz.com 。

(4)域名服务器dns.xyz.com 收到回应后, 再发出请求解析域名

www.swun.edu.cn 的报文。

(5)域名服务器 dns.swun.edu.cn 收到请求后, 开始查询本地的记录，找到如下一条记录www.swun.edu.cn A 211.120.3.12 （表示swun.edu.cn 域中域名服务器dns.swun.edu.cn 的IP 地址为:211.120.3.12）, 并将结果返回给客户本地域名服务器dns.xyz.com 。

(6)客户本地域名服务器将返回的结果保存到本地缓存, 同时将结果返回给客户机。

这样就完成了一次域名解析过程。

4、某单位申请到一个网络地址：158.118.0.0，现要求划分出60个子网，请给出子网划分方案和所有的子网号。（10分）

答：要划分60个子网，则子网号至少占6位，从原来的16位主机号中取6位作为子网号。32位IP 地址：：{<16位网络号>,<6位子网号>,<10位主机号>}。 子网号占6位则可有64个子网。

158.118.0.0表示成二进制即10011110 01110110 00000000 00000000 规律4*(n-1), n=1,2,3...63,64 {<16位网络号>, <6位子网号>, <10位主机号>} 对应的子网 （ 1）10011110 01110110 00000000 00000000 158.118.0.0 （ 2）10011110 01110110 00000100 00000000 158.118.4.0 （ 3）10011110 01110110 00001000 00000000 158.118.8.0 （ 4）10011110 01110110 00001100 00000000 158.118.12.0 （ 5）10011110 01110110 00010000 00000000 158.118.16.0 （ 6）10011110 01110110 00010100 00000000 158.118.20.0 （ 7）10011110 01110110 00011000 00000000 158.118.24.0 （ 8）10011110 01110110 00011100 00000000 158.118.28.0 （ 9）10011110 01110110 00100000 00000000 158.118.32.0

（10）10011110 01110110 00100100 00000000 158.118.36.0

（11）10011110 01110110 00101000 00000000 158.118.40.0

（12）10011110 01110110 00101100 00000000 158.118.44.0

（13）10011110 01110110 00110000 00000000 158.118.48.0

（14）10011110 01110110 00110100 00000000 158.118.52.0

（15）10011110 01110110 00111000 00000000 158.118.56.0

（16）10011110 01110110 00111100 00000000 158.118.60.0

（17）10011110 01110110 01000000 00000000 158.118.64.0

（18）10011110 01110110 01000100 00000000 158.118.68.0

（19）10011110 01110110 01001000 00000000 158.118.72.0

（20）10011110 01110110 01001100 00000000 158.118.76.0

（21）10011110 01110110 01010000 00000000 158.118.80.0

（22）10011110 01110110 01010100 00000000 158.118.84.0

（23）10011110 01110110 01011000 00000000 158.118.88.0

（24）10011110 01110110 01011100 00000000 158.118.92.0

（25）10011110 01110110 01100000 00000000 158.118.96.0

（26）10011110 01110110 01100100 00000000 158.118.100.0

（27）10011110 01110110 01101000 00000000 158.118.104.0 （28）10011110 01110110 01101100 00000000 158.118.108.0 （29）10011110 01110110 01110000 00000000 158.118.112.0 （30）10011110 01110110 01110100 00000000 158.118.116.0 （31）10011110 01110110 01111000 00000000 158.118.120.0 （32）10011110 01110110 01111100 00000000 158.118.124.0 （33）10011110 01110110 10000000 00000000 158.118.128.0 （34）10011110 01110110 10000100 00000000 158.118.132.0 （35）10011110 01110110 10001000 00000000 158.118.136.0 （36）10011110 （37）10011110 （38）10011110 （39）10011110 （40）10011110 （41）10011110 （42）10011110 （43）10011110 （44）10011110 （45）10011110 （46）10011110 （47）10011110 （48）10011110 （49）10011110 （50）10011110 （51）10011110 （52）10011110 （53）10011110 （54）10011110 （55）10011110 （56）10011110 （57）10011110 （58）10011110 （59）10011110 （60）10011110 （61）10011110 （62）10011110 （63）10011110 （64）10011110

01110110 01110110 01110110 01110110 01110110 01110110 01110110 01110110 01110110 01110110 01110110 01110110 01110110 01110110 01110110 01110110 01110110 01110110 01110110 01110110 01110110 01110110 01110110 01110110 01110110 01110110 01110110 01110110 01110110 10001100 00000000 10010000 00000000 10010100 00000000 10011000 00000000 10011100 00000000 10100000 00000000 10100100 00000000 10101000 00000000 10101100 00000000 10110000 00000000 10110100 00000000 10111000 00000000 10111100 00000000 11000000 00000000 11000100 00000000 11001000 00000000 11001100 00000000 11010000 00000000 11010100 00000000 11011000 00000000 11011100 00000000 11100000 00000000 11100100 00000000 11101000 00000000 11101100 00000000 11110000 00000000 11110100 00000000 11111000 00000000 11111100 00000000 158.118.140.0 158.118.144.0 158.118.148.0 158.118.152.0 158.118.156.0 158.118.160.0 158.118.164.0 158.118.168.0 158.118.172.0 158.118.176.0 158.118.180.0 158.118.184.0 158.118.188.0 158.118.192.0 158.118.196.0 158.118.200.0 158.118.204.0 158.118.208.0 158.118.212.0 158.118.216.0 158.118.220.0 158.118.224.0 158.118.228.0 158.118.232.0 158.118.236.0 158.118.240.0 158.118.244.0 158.118.248.0 158.118.252.0