請(qǐng)珍惜勞動(dòng)成果注意：1、 手寫或打印稿均可，多頁要用釘書機(jī)進(jìn)行裝釘；2、 第17周上課時(shí)間交答卷。交答卷時(shí)一定記住要簽字，否則無成績(jī)。一、 綜合 OSI 和 TCP/IP 的優(yōu)點(diǎn)，采用一種只有五層協(xié)議

請(qǐng)珍惜勞動(dòng)成果

注意：

1、 手寫或打印稿均可，多頁要用釘書機(jī)進(jìn)行裝釘；

2、 第17周上課時(shí)間交答卷。交答卷時(shí)一定記住要簽字，否則無成績(jī)。

一、 綜合 OSI 和 TCP/IP 的優(yōu)點(diǎn)，采用一種只有五層協(xié)議的體系結(jié)

構(gòu)。請(qǐng)說出分成了哪五層？簡(jiǎn)要說說每一層的功能。并描述主機(jī)A 中應(yīng)用程序pr1與主機(jī)B 中應(yīng)用程序pr2通信時(shí)，數(shù)據(jù)塊是如何通過每層協(xié)議的詳細(xì)過程（假定主機(jī)A 和主機(jī)B 位于不同的子網(wǎng)，中間由一臺(tái)路由器進(jìn)行連接）。（15分）

答：五層協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)分成了物理層、數(shù)據(jù)鏈路層五層、網(wǎng)絡(luò)層、運(yùn)輸層、應(yīng)用層五層。如下圖：

各層的主要功能：

（1）應(yīng)用層：應(yīng)用層確定進(jìn)程之間通信的性質(zhì)以滿足用戶的需要。應(yīng)用層不僅要提供應(yīng)用進(jìn)程所需要的信息交換和遠(yuǎn)地操作，而且還要作為互相作用的應(yīng)用進(jìn)程的用戶代理（user agent), 來完成一些為進(jìn)行語義上有意義的信息交換所必須的功能。

（2）運(yùn)輸層：任務(wù)是負(fù)責(zé)主機(jī)中兩個(gè)進(jìn)程間的通信。

因特網(wǎng)的運(yùn)輸層可使用兩種不同的協(xié)議。即面向連接的傳輸控制協(xié)議TCP 和無連接的用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議UDP 。

面向連接的服務(wù)能夠提供可靠的交付。

無連接服務(wù)則不能提供可靠的交付。只是best-effort delivery.

（3）網(wǎng)絡(luò)層：網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)為分組選擇合適的路由，使源主機(jī)運(yùn)輸層所傳下來的分組能夠交付到目的主機(jī)。

（4）數(shù)據(jù)鏈路層：任務(wù)是將在網(wǎng)絡(luò)層交下來的數(shù)據(jù)報(bào)組裝成幀（frame ），在兩個(gè)相鄰結(jié)點(diǎn)間的鏈路上實(shí)現(xiàn)幀的無差錯(cuò)傳輸。

（5）物理層：任務(wù)就是透明地傳輸比特流。

“透明地傳送比特流”指實(shí)際電路傳送后比特流沒有發(fā)生變化。物理層要考慮用多大的電壓代表“1”或“0”，以及當(dāng)發(fā)送端發(fā)出比特“1”時(shí)，接收端如何識(shí)別出這是“1”而不是“0”。物理層還要確定連接電纜的插頭應(yīng)當(dāng)有多少根腳以及各個(gè)腳如何連接。

二、 請(qǐng)給出Ipv4地址的結(jié)構(gòu)，分類編址方法。并分別寫出前三類地

址的網(wǎng)絡(luò)部分和主機(jī)部分的變化范圍（二進(jìn)制和十進(jìn)制兩種表示方法）。（15分）

答：目前的IP 地址（IPv4：IP 第四版本）由32個(gè)二進(jìn)制位表示，每8位二進(jìn)制數(shù)為一個(gè)整數(shù)，中間由小數(shù)點(diǎn)間隔，整個(gè)IP 地址空間有4組8位二進(jìn)制數(shù)，表示主機(jī)所在網(wǎng)絡(luò)的地址以及主機(jī)在該網(wǎng)絡(luò)中的標(biāo)識(shí)共同組成。

“分類的IP 地址”就是將IP 地址劃分為若干個(gè)固定類，每一類地址都由兩個(gè)固定長(zhǎng)度的字段組成，其中第一個(gè)字段是網(wǎng)絡(luò)號(hào)（net-id ），它標(biāo)志主機(jī)（或路由器）所連接到的網(wǎng)絡(luò)。第二個(gè)字段是主機(jī)號(hào)（host-id ）, 它標(biāo)志該主機(jī)（或路由器）。一個(gè)IP 地址在整個(gè)因特網(wǎng)范圍內(nèi)是唯一的。

這種兩級(jí)的IP 地址可記為： IP 地址::={<網(wǎng)絡(luò)號(hào)>,<主機(jī)號(hào)>}

為了便于尋址和層次化的構(gòu)造網(wǎng)絡(luò)，IP 地址被分為A 、B 、C 、D 、E 五類，商業(yè)應(yīng)用中只用到A 、B 、C 三類。分類情況如下圖所示：

全0的主機(jī)號(hào)字段表示該IP 地址是“本主機(jī)”所連接到的單個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址；而全1的主機(jī)號(hào)字段表示該網(wǎng)絡(luò)上的所有主機(jī)。

A 類地址：A 類地址的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)由第一組8位（1個(gè)字節(jié)）二進(jìn)制數(shù)表示，網(wǎng)絡(luò)中的主機(jī)標(biāo)識(shí)占3組8位二進(jìn)制數(shù)（3個(gè)字節(jié)），A 類地址的特點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)的第一位二進(jìn)制數(shù)取值必須為“0”。A 類地址允許有126個(gè)網(wǎng)段，網(wǎng)絡(luò)號(hào)字段全為0的IP 地址是個(gè)保留地址，意思是“本網(wǎng)絡(luò)”；網(wǎng)絡(luò)號(hào)為127（即01111111）保留作為本地軟件環(huán)回測(cè)試本主機(jī)的進(jìn)程之間的通信之用，網(wǎng)絡(luò)號(hào)為127的地址根本不是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址。每個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的最大主機(jī)數(shù)是16777214。

B 類地址：B 類地址的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)由前兩組8位二進(jìn)制數(shù)（2個(gè)字節(jié)）表示，網(wǎng)絡(luò)中的主機(jī)標(biāo)識(shí)占兩組8位二進(jìn)制數(shù)（2個(gè)字節(jié)），B 類地址的特點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)的前兩位二進(jìn)制數(shù)取值必須為“10”。B 類地址128.0.0.0是不指派的，可以指派的B 類最小網(wǎng)絡(luò)地址是128.1.0.0，因此B 類地址可指派的網(wǎng)絡(luò)數(shù)為16383。每個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的最大主機(jī)數(shù)是65534。

C 類地址：C 類地址的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)由前3組8位二進(jìn)制數(shù)表示，網(wǎng)絡(luò)中的主機(jī)標(biāo)識(shí)占1組8位二進(jìn)制數(shù)，C 類地址的特點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)的前3位二進(jìn)制數(shù)取值

必須為“110”。C 類地址192.0.0.0是不指派的，可以指派的C 類最小網(wǎng)絡(luò)地址是192.0.1.0，因此C 類地址可指派的網(wǎng)絡(luò)數(shù)為2097151。每個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的最大主機(jī)數(shù)是254。

以二進(jìn)制表示，（除去主機(jī)號(hào)字段全0和全1這兩種情況）

A 類網(wǎng)絡(luò)的IP 地址范圍為：00000001.00000000.00000000.00000001 ——01111110.11111111.11111111.11111110； B 類網(wǎng)絡(luò)的IP 地址范圍為：10000000.00000001.00000000.00000001

——10111111.11111111.11111111.11111110； C 類網(wǎng)絡(luò)的IP 地址范圍為：11000000.00000000.00000001.00000001 ——11011111.11111111.11111111.11111110. 為了便于記憶，通常習(xí)慣采用4個(gè)十進(jìn)制數(shù)來表示一個(gè)IP 地址，十進(jìn)制數(shù)之間采用句點(diǎn)“. ”予以分隔。這種IP 地址的表示方法也被稱為點(diǎn)分十進(jìn)制法。 以十進(jìn)制表示，

A 類網(wǎng)絡(luò)的IP 地址范圍為：1.0.0.1——126.255.255.254；

B 類網(wǎng)絡(luò)的IP 地址范圍為：128.1.0.1——191.255.255.254；

C 類網(wǎng)絡(luò)的IP 地址范圍為：192.0.1.1——223.255.255.254.

三、 以太網(wǎng)交換機(jī)的結(jié)構(gòu)如下圖所示，請(qǐng)完成下面兩個(gè)小題（20分）：

1 初始化時(shí)，地址表為空，請(qǐng)說出地址表的建立過程；（10分） 2 在地址表已經(jīng)建好的情況下，請(qǐng)描述結(jié)點(diǎn)A 向結(jié)點(diǎn)C 發(fā)送數(shù)據(jù)的過程。（10分）

答：1、地址表建立過程：由于地址表為空，節(jié)點(diǎn)A 向節(jié)點(diǎn)C 發(fā)送數(shù)據(jù)包。在A 不知道C 的MAC 地址的情況下，A 就廣播一個(gè)ARP 請(qǐng)求包，請(qǐng)求包中填有C 的IP ，以太網(wǎng)中的所有計(jì)算機(jī)都會(huì)接收這個(gè)請(qǐng)求，而正常的情況下只有C 會(huì)給出ARP 應(yīng)答包，包中就填充上了C 的MAC 地址，并回復(fù)給A 。A 得到ARP 應(yīng)答后，將C 的MAC 地址放入本機(jī)緩存，便于下次使用。同時(shí)交換機(jī)也會(huì)更新其MAC 地址表為（A--1,C--5) 。同理，D 向B 發(fā)送數(shù)據(jù)包後，同時(shí)交換機(jī)也會(huì)更新其MAC 地址表為（D--6,B--4) 。MAC 緩存是有生存期的，生存期結(jié)束后，將再次重復(fù)上面的過程。

2、地址表建好后，A 向C 發(fā)送數(shù)據(jù)包時(shí)，將查詢交換機(jī)MAC 地址表，然後直接從端口5轉(zhuǎn)發(fā)出去。

四、 在采用“載波監(jiān)聽多點(diǎn)接入/碰撞檢測(cè)”介質(zhì)訪問控制方法的局

域網(wǎng)中，距離最遠(yuǎn)的兩臺(tái)機(jī)器間隔400米，假定電磁波的傳播速度為20萬公里/秒，問：主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)后，多長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)可能發(fā)生碰撞？請(qǐng)給出計(jì)算公式和運(yùn)算結(jié)果。（10分）

答：?jiǎn)纬潭说蕉藗鞑r(shí)延τ=S/V=400米/20萬公里/秒=2微妙=2μs

假設(shè)距離最遠(yuǎn)的兩臺(tái)機(jī)器分別是A 、B 。

在t=0時(shí)，A 發(fā)送數(shù)據(jù)。B 檢測(cè)到信道為空閑。

在t=τ-δ時(shí)（這里τ>δ>0），A 發(fā)送的數(shù)據(jù)還沒有到達(dá)B 時(shí)，由于B 檢測(cè)到信道是空閑，因此B 發(fā)送數(shù)據(jù)。

經(jīng)過時(shí)間δ/2后，即在t=τ-δ/2時(shí)，A 發(fā)送的數(shù)據(jù)和B 發(fā)送的數(shù)據(jù)發(fā)生了碰撞。但這時(shí)A 和B 都不知道發(fā)生了碰撞。

在t=τ時(shí)，B 檢測(cè)到發(fā)生了碰撞，于是停止發(fā)送數(shù)據(jù)。

在t=2τ-δ時(shí)，,A 也檢測(cè)到發(fā)生了碰撞，因而停止發(fā)送數(shù)據(jù)。

當(dāng)取δ=0時(shí)，t=τ=2μs ，所以主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)后，2μs 內(nèi)可能發(fā)生碰撞。

五、 簡(jiǎn)答題（40分）

1、什么是ARP ？（10分） 答：ARP (Address Resolution Protocol) 是地址解析協(xié)議。在IP 以太網(wǎng)中，當(dāng)一個(gè)上層協(xié)議要發(fā)包時(shí)，有了節(jié)點(diǎn)的IP 地址，ARP 就能提供該節(jié)點(diǎn)的MAC 地址。以以太網(wǎng)環(huán)境為例，為了正確地向目的主機(jī)傳送報(bào)文，必須把目的主機(jī)的32位IP 地址轉(zhuǎn)換成為48位以太網(wǎng)的地址。這就需要在互連層有一組服務(wù)將IP 地址轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的物理地址，這組協(xié)議就是ARP 協(xié)議。

2、URL 的含義及其組成部分。（10分）

答：統(tǒng)一資源定位符URL （Uniform Resource Locator）是用來表示從因特網(wǎng)上得到的資源位置和訪問這些資源的方法。URL 給資源的位置提供一種抽象的識(shí)別方法，并用這種方法給資源定位。萬維網(wǎng)使用統(tǒng)一資源定位符URL 來標(biāo)志萬維網(wǎng)上的各種文檔，并使每一個(gè)文檔在整個(gè)因特網(wǎng)的范圍內(nèi)具有唯一的標(biāo)識(shí)符

URL.

URL 的一般形式由四個(gè)部分組成： <協(xié)議>://<主機(jī)>:<端口>/<路徑> URL 的第一部分是最左邊的<協(xié)議>。這里的<協(xié)議>就是指出使用什么協(xié)議來獲取該萬維網(wǎng)文檔?，F(xiàn)在最常用的協(xié)議就是http(超文本傳送協(xié)議HTTP ），其次是ftp(文件傳送協(xié)議FTP) 。

在<協(xié)議>后面是規(guī)定必須寫上的格式“://”，不能省略。它的右邊是第二部分<主機(jī)>，它指出這個(gè)萬維網(wǎng)文檔是在哪一個(gè)主機(jī)上。這里的<主機(jī)>就是指該主機(jī)在因特網(wǎng)上的域名。后面是第三和第四部分<端口>和<路徑>，有時(shí)可省略。

3、分析域名“www.swun.edu.cn ”的結(jié)構(gòu)，并給出域名解析的大致過程。（10分）

答：國(guó)家頂級(jí)域名cn 表示中國(guó)；類別域名edu 表示中國(guó)的教育機(jī)構(gòu)；三級(jí)域名swun 是西南民族大學(xué)；四級(jí)域名www 表示萬維網(wǎng)。

DNS 解析過程及原理

第一步：客戶機(jī)提出域名解析請(qǐng)求, 并將該請(qǐng)求發(fā)送給本地的域名服務(wù)器。

第二步：當(dāng)本地的域名服務(wù)器收到請(qǐng)求后, 就先查詢本地的緩存, 如果有該紀(jì)錄項(xiàng), 則本地的域名服務(wù)器就直接把查詢的結(jié)果返回。

第三步：如果本地的緩存中沒有該紀(jì)錄, 則本地域名服務(wù)器就直接把請(qǐng)求發(fā)給根域名服務(wù)器, 然后根域名服務(wù)器再返回給本地域名服務(wù)器一個(gè)所查詢域(根的子域) 的主域名服務(wù)器的地址。

第四步：本地服務(wù)器再向上一步返回的域名服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求, 然后接受請(qǐng)求的服務(wù)器查詢自己的緩存, 如果沒有該紀(jì)錄, 則返回相關(guān)的下級(jí)的域名服務(wù)器的地址。 第五步：重復(fù)第四步, 直到找到正確的紀(jì)錄。

第六步：本地域名服務(wù)器把返回的結(jié)果保存到緩存, 以備下一次使用, 同時(shí)還將結(jié)果返回給客戶機(jī)。

假設(shè)客戶機(jī)域名為m.xyz.com ,如果想要訪問站點(diǎn)：www.swun.edu.cn 就必須知道域名為www.swun.edu.cn 的主機(jī)IP 地址。此客戶的本地域名服務(wù)器是dns.xyz.com ,假設(shè)一個(gè)根域名服務(wù)器是NS.INTER.NET ,所要訪問的網(wǎng)站的本地域名服務(wù)器是dns.swun.edu.cn ,域名解析的過程如下:

(1)客戶機(jī)發(fā)出請(qǐng)求解析域名www.swun.edu.cn 的報(bào)文。

(2)本地域名服務(wù)器收到請(qǐng)求后, 查詢本地緩存, 假設(shè)沒有該紀(jì)錄, 則本地域名服務(wù)器dns.xyz.com 向根域名服務(wù)器NS.INTER.NET 發(fā)出請(qǐng)求解析域名www.swun.edu.cn 。

(3)根域名服務(wù)器NS.INTER.NET 收到請(qǐng)求后查詢本地記錄得到如下結(jié)果: swun.edu.cn NS dns.swun.edu.cn（表示swun.edu.cn 域中的域名服務(wù)器為：dns.swun.edu.cn ）, 同時(shí)給出dns.swun.edu.cn 的地址, 并將結(jié)果返回給域名服務(wù)器dns.xyz.com 。

(4)域名服務(wù)器dns.xyz.com 收到回應(yīng)后, 再發(fā)出請(qǐng)求解析域名

www.swun.edu.cn 的報(bào)文。

(5)域名服務(wù)器 dns.swun.edu.cn 收到請(qǐng)求后, 開始查詢本地的記錄，找到如下一條記錄www.swun.edu.cn A 211.120.3.12 （表示swun.edu.cn 域中域名服務(wù)器dns.swun.edu.cn 的IP 地址為:211.120.3.12）, 并將結(jié)果返回給客戶本地域名服務(wù)器dns.xyz.com 。

(6)客戶本地域名服務(wù)器將返回的結(jié)果保存到本地緩存, 同時(shí)將結(jié)果返回給客戶機(jī)。

這樣就完成了一次域名解析過程。

4、某單位申請(qǐng)到一個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址：158.118.0.0，現(xiàn)要求劃分出60個(gè)子網(wǎng)，請(qǐng)給出子網(wǎng)劃分方案和所有的子網(wǎng)號(hào)。（10分）

答：要?jiǎng)澐?0個(gè)子網(wǎng)，則子網(wǎng)號(hào)至少占6位，從原來的16位主機(jī)號(hào)中取6位作為子網(wǎng)號(hào)。32位IP 地址：：{<16位網(wǎng)絡(luò)號(hào)>,<6位子網(wǎng)號(hào)>,<10位主機(jī)號(hào)>}。 子網(wǎng)號(hào)占6位則可有64個(gè)子網(wǎng)。

158.118.0.0表示成二進(jìn)制即10011110 01110110 00000000 00000000 規(guī)律4*(n-1), n=1,2,3...63,64 {<16位網(wǎng)絡(luò)號(hào)>, <6位子網(wǎng)號(hào)>, <10位主機(jī)號(hào)>} 對(duì)應(yīng)的子網(wǎng) （ 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