计算机网络习题

计算机网络概述

  • 基本概念
  • 计算及网路的组成
    • 组成部分角度
      • 硬件：主机（端系统） 通信链路 交换设备（路由器 交换机） 通信处理机（网卡等）
      • 软件：网络操作系统 邮件收发程序 FTP 程序 聊天程序
      • 协议
    • 工作角度
      • 边缘部分：所有连接到因特网上、供用户直接使用的主机组成，用来进行通信。用户直接使用。（CS 方式、P2P 方式等）
      • 核心部分：大量的网络和链接这些网络的路由器组成，为边缘部分提供连通性和交换服务
    • 功能组成角度
      • 通信子网：传输介质，通信设备，相应的网络协议。使得网络具有数据传输，交换，控制和存储的能力，实现联网计算机之间的数据通信。
      • 资源子网：实现资源共享功能以及软件的集合，向网络用户提供共享其他计算机硬件、软件和数据的服务
  • 计算机网络功能
    • 数据通信
    • 资源共享：实现软件、硬件、数据的共享，使得计算机网络中的资源互通有无，分工协作，提高硬件、软件和数据资源的利用率
    • 分布式处理
    • 提高可靠性：各台计算机可以通过网络互为替代机
    • 负载均衡
  • 计算机网络分类
    • 分布范围广泛
      • 广域网 WAN。范围：提供长距离通信，运送主机发送的数据。距离：即使-几千 km。广域网是因特网的核心部分，连接广域网的各节点交换机的链路一般是高速链路，具有较大的通信容量。采用交换技术。
      • 城域网 MAN。范围：跨越几个街区甚至几个城市。距离：5-50km。多采用以太网技术。
      • 局域网 LAN。范围：微机或者工作站通过高速线路相连，覆盖范围小。距离：几十米到几千米。对计算机配置数量没有太多限制，采用广播技术。
      • 个人区域网PAN。范围：个人工作的地方将电子设备用无线技术链接起来的网络。距离：直径为 10m。
    • 传输技术分类
      • 广播式网络
        • 所有联网计算机共享一个公共通信信道
        • 一台计算机发送报文分组，其他计算机也能收听这个分组（根据报文目的地址进行接收）
        • 采用广播通信技术。广域网中的无线，卫星通信网络也采用广播式通信技术
      • 点对点网络
        • 每个物理线路连接一对计算机
        • 计算机通过直接或者中间节点对分组进行接收，存储和转发知道目的地
        • 采用分组存储转发机制
    • 拓扑结构
      • 星型网络
      • 总线型网络
      • 环形网络。典型是令牌环网。
      • 网状形网络
    • 使用者
      • 公用网
      • 专用网
    • 传输介质
      • 有线网络。双绞线 同轴电缆
      • 无线网络。蓝牙 微波 无线电
  • 计算机网络的标准户按工作及相关组织
    • 生成 RFC 的过程
      • 因特网草案 Internet Draft
      • 建议标准 Proposed Standard 【这个阶段开始就成为 RFC 文档】
      • 草案标准 Draft Standard
      • 因特网标准 Internet Srandard
    • 国际组织
      • 国际标准化组织 ISO：OSI 参考模型 HDLC
      • 国际电信联盟 ITU：远程通信标准
      • 国际电气电子工程师协会 IEEE：802 标准
  • 性能指标
    • 带宽 Brandwidth（数字信道所能传送的最高数据率）
    • 时延 Delay
      • 发送时延 传播时延 处理时延 排队时延
    • 时延带宽积
    • 往返时延 RTT
    • 吞吐量 Throughput
      • 单位时间内通过某个网络的数据量
      • 受到网络带宽或者网络额定速率的限制
    • 速率 Speed
      • 连接到计算机网络上主机在数字信道上传送数据的速率
      • 最高的速率即为带宽

计算机网络体系结构与参考模型

  • 网络分层
    • 基本概念
      • 实体：任何可以发送或者接受信息的硬件或者软件进程
      • 不同及其上的同一层称为对等层，同一层的实体称为对等体
      • n 层实体实现的服务为 n+1 层所利用
      • 服务数据单元 SDU：完成用户所要求的功能而传送的数据 n-SDU
      • 协议控制信息 PCI：控制层协议操作的信息 n-PCI
      • 协议数据单元 PDU：对等层次时间传送的数据单元 n-PDU
    • 层次结构含义
      • 第 N 层的实体不仅要使用第 N-1 层的服务来实现自身定义的功能，还要向第 N+1 层提供本层的服务，该服务是第 N 层及下面各层提供共的服务总和
      • 上一层只能通过邻近层的接口使用下一层的服务，而不能调用其他层的服务，下一层所提供的服务的实现细节对上一层透明
  • 计算机网络协议、接口、服务的概念
    • 协议
      • 组成
        • 语法：规定了传输数据的格式
        • 语义：规定了要完成的功能
        • 同步：规定了执行各种操作的条件、时序关系
    • 接口
    • 服务
      • 下层要为紧邻的上层提供的功能调用，是垂直的
      • 服务原语
        • 由服务用户发往服务提供者，请求完成某项任务
        • 由服务提供者发往服务用户，指示用户做某件事情
        • 由服务用户发往服务提供者作为对指示的响应
        • 证实：由服务提供者发往服务用户，作为请求的证实
    • 服务的分类
      • 面向连接的服务和无连接服务
        • 通信双方必须建立连接，分配相应资源，结束后释放连接与资源（可靠服务）
      • 可靠服务和不可靠服务
        • 纠错，检错，应答机制，保证数据正确可靠传送到目的地
      • 有应答服务和无应答服务
        • 接收方在受到数据后向发送方发出相应的应答，传输系统自动实现
  • OSI 参考模型
    • 目的：支持异构网络系统的互联互通
    • 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
  • 物理层
    • 单位：比特流
    • 任务：透明传输的比特流
    • 接口协议：EIA-232C, EIA/TIA RA-449, CCITT X2.1
  • 数据链路层
    • 单位：帧
    • 任务：将网络层传来的 IP 数据报组装成帧
    • 功能：成帧 差错控制 流量控制 传输管理
    • 介质访问自层控制共享信道的访问
    • 协议：SDLC, HDLC, PPP, STP
  • 网络层
    • 单位：数据报（分组）
    • 任务：把网络层的协议数据单元（分组）从源端传到目的端，为分组交换网上的不同主机提供通信服务
    • 功能：流量控制 拥塞控制 差错控制 网络互连（将大量异构网络通过路由器相互连接）
    • 协议：IP, IPX, ICMP, ARP, RARP, OSPF
  • 传输层【未做资源子网与通信子网的桥梁】
    • 单位：TCP 报文段或 UDP 用户数据报
    • 任务：主机之间两个进程的相互通信
    • 功能：端到端传输 流量控制 差错控制 服务质量 数据传输管理
    • 协议： TCP, UDP
  • 会话层
    • 任务：允许不同主机上的各个进程之间进行童话
    • 功能：建立绘画同步 管理主机间的绘画进程（建立、管理及终止）
    • 使用校验点恢复通信，实现数据同步
  • 表示层
    • 任务：处理两个通信系统中交换信息的表示方式
    • 功能：数据压缩 加密和解密 数据表示变换
  • 应用层
    • 任务：用户与网络的界面，为特定类型的网络应用提供访问 OSI 环境的手段
    • 协议：FTP, SMTP, HTTP
  • TCP/IP 类型
    • 应用层
      • 对应 OSI 的会话层 表示层 应用层
      • 包含所有高层协议 Telnet FTP DNS SMTP HTTP
    • 传输层
      • 实现发送端和目的端主机上的对等实体进行绘画
      • 传输控制协议 TCP
      • 用户数据报协议 UDP
    • 网际层
      • 对应 OSI 的网络层
      • 定义了 IP 协议 IPV4 IPV6
    • 网络接口层
      • 对应 OSI 的数据链路层和物理层
      • 指出主机必须使用的某种协议与网络连接
      • 作用：从主机或者节点接受 IP 分组，并将他们发送到指定的物理网络上
  • TCP/IP 与 OSI 模型比较
    • 不同
      • OSI 精确定义了服务 接口 协议，而 TCPIP 没有明确区分
      • 网络层上，OSI 支持无连接和面向连接，而 TCPIP 只有无连接
      • 传输层 OSI 支持面向连接的通信，而 TCPIP 支持面向连接和无连接的通信
  • 信息传输过程

通信基础

物理层小结

传输媒体是物理层吗？传输媟体和物理层的主要区别是什么？

传输媒体并不是物理层。由于传输媒体在物理层的下面，而物理层是体系结构的第一层，因此有时称传输媒体为 0 层。在传输媒体中传输的是信号，但传输媒体并不知道所传输的信号代表什么。也就是说，传输媒体不知道所传输的信号什么时候是 1 什么时候是 0。但物理层由于规定了电气特性，因此能够识别所传送的比特流。

什么是基带传输、频带传输和宽带传输？三者的区别是什么？

在计算机内部或在相邻设备之间近距离传输时，可以不经过调制就在信道上直接进行的传输方式称为基带传。它通常用于局域网。数字基带传输就是在信道中直接传输数字信号，且传输媒体的整个带宽都被基带信号占用，双向地传输信息。最简单的方法是用两个高低电平来表示进制数字，常用的编码方法有不归零编码和曼彻斯特编码。例如，要传输 1010, 低电平代表 0, 高电平代表 1, 那么在基带传输下，1010 需要向通信线路传输（高、低、高、低电平）。

用数字信号对特定频率的载波进行调制（数字调制），将其变成适合于传送的信号后再进行传输，这种传输方式就是频带传输。远距离传输或无线传输时，数字信号必须用频带传输技术进行传输。利用频带传输，不仅解决了电话系统传输数字信号的问题，而且可以实现多路复用，进而提高传输信道的利用率。同样传输 1010, 经过调制，一个码元对应 4 个二进制位，假设码元 A 代表 1010, 那么在模拟信道上传输码元 A 就相当丁传输了 1010, 这就是频帯传输。

借助频带传输，可将链路容量分解成两个或多个信道，每个信道可以携带不同的信号，这就是宽带传输。宽带传输中所有的信道能同时互不扰地发送信号，链路容量大大増加。比如把信道进行频分复用，划分为 2 条互不相关的子信道，分别在两条子信道上同时进行频带传输，链路容量就大大增加了，这就是宽带传输。

如何理解同步和异步？什么是同步通信和异步通信？

在计算机网络中，同步（Synchronous）的意思很广泛，没有统一的定义。例如，协议的三个要素之一就是“同步”。在网络编程中常提到的“同步”则主要指某函数的执行方式，即函数调用者需等待函数执行完后才能进入下一步。异步（Asynchronous）可简单地理解为“非同步。

在数据通信中，同步通信与异步通信区别较大。

同步通信的通信双方必须先建立同步，即双方的时钟要调整到同一个频率。收发双方不停地发送和接收连续的同步比特流。主要有两种同步方式：一种是全网同步，即用一个非常精确的主钟对全网所有结点上的时钟进行同步；另一种是准同步，即各结点的时钟之间允许有微小的误差，然后采用其他措施实现同步传输。同步通信数据率较高，但实现的代价也较高

步通信在发送字符时，所发送的字符之间的时间间隔可以是任意的，但接收端必须时刻做好接收的准备。发送端可以在任意时刻开始发送字符，因此必须在每个字符开始和结束的地方加标志，即开始位和停止位，以便使接收端能够正确地将每个字符接收下来。异步通信也可以帧作为发送的单位。这时，帧的首部和尾部必须设有一些特殊的比特组合，使得接收端能够找出帧的开始（即帧定界）。异步通信的通信设备简单、便宜，但传输效率较低（因为标志的开销所占比例较大）。

奈氏准则和香农定理的主要区别是什么？这两个定理对数据通信的意义是什么？

奈氏准则指出，码元传输的速率是受限的，不能任意提高，否则在接收端就无法正确判定码元所携的比特是 1 还是 0（因为存在码元之问的相互干扰）。

奈氏准则是在理想条件下推导出来的。在实际条件下，最高码元传输速率要比理想条件下得出的数值小很多。电信技术人员的任务就是要在实际条件下，寻找出较好的传输码元波形，将比特转换为较为合适的传输信号。

需要注意的是,奈氏准则并未限制信息传输速率(b/s)。要提高信息传输速率，就必须使每个传输的码元能够代表许多比特的信息，这就需要有很好的编码技术。但码元所载的比特数确定后，信道的极限数据率也就确定了。

香农定理给出了信息传输速率的极限，即对于一定的传输带宽（以赫兹为单位）和一定的信噪比，信息传速的上限就伸定了，这个敬限是个能的。要想提尚信息的传物速挙，要么必须设法提高传输线路的带宽，要么必须设法提高所传信号的信噪比，此外没有其他任何办。

香农定理告诉我们，若要得到无限大的信息传输速率，只有两个办法：要么使用无限大的传输带宽（这显然不可能），要么使信号的信噪比无限大，即采用没有噪声的传输信道或使用无限大的发送功率（当然这些也都不可能）。注意，奈氏准则和香农定理中“带宽”的单位都是 Hz。

信噪比为 SN，为什么还要取对数 log_{10} (S/N) ?

1)数字形式表示,即一般数值。如噪声功率为1,信号功率为100,信噪比为 100/1=100
2) 以分贝形式表示，同样还是上面这些数字，以分贝形式表示的信噪比为 10log_{10}=20dB

两者的区别在于，前者（数值）是没有单位的，后者必须加 dB，代表分贝。两者数值上等采用分贝表示的原因是：很多时候，信号要比噪声强得多，比如信号比噪声强 10 亿倍，如果用数值表示的话，那么 1 后面有 9 个 0, 很容易丢失一个 0。如果用分贝表示，那么仅为 90dB 因此要简单得多，而且不容易出错。分贝对于表示特别大或特别小的数值极为有利，这种表示方式在电子通信领域用途很

物理层例题





奈奎斯特定理

【注意下面两道题的区别：19 题给出的带宽 W，在公式中有系数 2；而 20 给出的采样率可理解为波特率。】


TDM



【注意 TDM 中每个时间片的长度是相等的。】

数据交换方式





【解答中括号部分应该是转发第 1 个分组？】


总时延计算


传输介质



物理层互联

注意，物理层互联的要求是速率相同，而不一定要协议相同。


CRC 编码

  • 计算校验码：5 位的比特模式，则在原比特串后添加 4 个 0，除以比特模式所得余式即为校验码；
  • 如果验证：接收到的比特串除检验码为全 0 则无错误。

数据链路层例题

以太网二进制指数退避

【作业 9】

CSMA/CD

  • 已知两个节点的距离和传播速度，计算从发送数据到双方都检测到冲突的最短和最长时间
    • 最短时间就是双方同时发送数据，时间为单方的传播延时；最长时间是两倍；
  • 计算有效数据（上层协议数据）传输速率
    • 注意以太网的最大帧长为 1518B；注意有效数据为 1500B；

网络层

  • IP 数据报格式
    • 首部长度单位为 4B，总长度单位为 1B，片偏移长度为 8B
    • 由于总长度为 16 位，因此 IP 数据报最大长度为 65525B；然而，以太网的 MTU 为 1500B，很多广域网的 MTU为 576B；因此要进行数据报分片
  • 注意，在 IP转发过程中，不改变源和目的 IP 地址，而是采用 ARP协议将 IP地址转换为 MAC 地址，将其放到 MAC 帧首部中。
    • 在不同网络中传送时，MAC 帧的源地址和目的地址都要变化；
    • 网桥在转发帧的过程中，不改变帧的源地址。
  • NAT
    • 不同路由器不概念 IP 地址，而 NAT 路由器会改变源或目的 IP 地址；
    • 普通路由器仅工作在网络层，而 NAT 路由器需要查看和转换传输层端口号；
  • 子网划分 子网掩码与 CIDR
    • 子网的划分只是对 IP地址的主机号部分再进行划分。从一个 IP 地址本身或 IP 数据报的首部，无法判断是否进行了子网划分；
    • RFC950 规定子网号不能全 0/1，但随着 CIDR 的普及现在也可使用了；
    • 主机号全 0/1 还是无法使用
  • 子网掩码
    • 主机在设置 IP 地址的同时必须设置子网掩码
    • 路由表中包含子网掩码
  • ARP 应用的四种情况
    • 主机发送给本网络上的另一台主机
    • 主机发送给另一个网络上的一台主机，这时要找到路由器的 MAC 地址
    • 路由器转发给本网络上的一台主机
    • 路由器转发给另一个网络上的一台主机，这时要找到本网络上的一台路由器的 MAC 地址（转发）
  • DHCP
    • 基于 UDP，应用层
    • 四个步骤：客户机广播 DHCP 发现；服务器广播 DHCP 提供；客户机广播 DHCP 请求；服务器广播 DHCP 确认
  • ICMP
    • 两类：差错和询问报文
    • 差错：1. 终点不可达；2. 源点抑制；3. 时间超过（traceroute）；4. 参数问题；5. 改变路由（重定向）
      • 以下几种情况不发送 ICMP：ICMP 本身差错；第一个分片之后的；组播地址；特殊地址（如 127.0.0.0 和 0.0.0.0）
    • 询问：1. 回送请求和回答报文（ping）；2. 时间戳请求和回答报文；3. 掩码地址请求和回答报文；4. 路由器询问和通告报文。
    • 【ping 工作在应用层，但直接使用网络层的 ICMP 而未使用 TCP 或 UDP。而 traceroute 工作在网络层。】
  • IPv6
  • 自治系统 AS
    • 内部网关协议 IGP，如 RIP 和 OSPF
    • 外部网关协议 EGP，如 BGP-4
  • 路由信息协议 RIP
    • 基于距离向量 DV；距离度量为跳数；最多 15 跳，因此距离 16 表示不可达（因此只适用于小型网络）；
    • 最高跳数是为了降低环路的影响；
    • 默认两个 RIP 路由器每 30s 广播一次 IRP 路由更新（动态维护）；若 180s 没收到相邻路由器的更新路由表，则认为其不可达将距离设置为 16；；
    • 缺点：1. 最大跳数为 15 限制了网络规模；2. 交换完整路由表，网络越大开销越大；3. 网络故障时可能出现「满收敛」（快消息传得慢）。
    • 应用层协议，使用 UDP
  • 开放最短路径优先协议 OSPF
    • 分布式链路状态 LS
    • 相较于 RIP：当链路状态发生变化时才发送链路状态；洪泛法发送给整个 AS 中的路由器；因此收敛比 RIP 快；是网络层协议，直接用 IP 数据报传送。
    • 为了应对规模很大的网络，进一步划分为区域 Area。
    • OSPF 的五种分组类型：1. 问候分组；2. 数据库描述分组；3. 链路状态请求分组；4. 链路状态更新分组；5. 链路状态确认分组。
    • 每隔 10s 交换一次问候分组确认可达性。30min 刷新一次数据库中的链路状态，已确保与全网的状态保持一致。
  • 边界网关协议 BGP
    • 路径向量路由选择协议（区别于距离向量或链路状态）；应用层，基于 TCP。
    • 4 种报文：1. 打开报文；2. 更新报文；3. 保活报文；4. 通知报文（用来发送检测到的差错）。
  • IP 组播
    • 只用于 UDP
    • 组播组，在 D 类地址空间分配；
    • 主机使用因特网组管理协议 IGMP 加入组播组
  • IGMP
  • 移动 IP
    • 三种功能实体：移动节点、归属代理（本地代理）、外埠代理（外部代理）

网络层例题


分层路由


IP 地址类





一台主机两个 IP地址


默认网关

注意：TCP/IP 协议通过子网掩码来判断两台主机是否在同一子网内。

  • 对于连接在同一路由器上的主机来说，若它们之间想要进行 IP 通信，则需要满足它们的子网相同（这样路由器才会转发到该网络内）；注意此时即使默认网关配置错误也没问题。
  • 若要访问外网，则需要经过默认网关（路由器）的转发，此时需要正确配置默认网关。

因此，在下例中，由于 H1 和 H2 默认网关配置错误；而 H1 和 H3 在不同的子网内，因此无法进行通信。




NAT

【作业 6】
经过 NAT，IP 分组首部那些字段会被修改？

  • 首部的源 IP 分组、TTL 和 Checksum 字段会被修改（TTL 减一，注意 Checksum 也一定会重新计算因为 TTL 也在计算中）
  • 分片结果：要求给出每片的 ID DF MF length offset 的取值
    • 注意默认情况下首部大小为 20；最后一个分组的 MF=0；分片的载荷长度单位为 8B；offset 从 0 开始不计算首部长度；

【作业 7】

  • DHCP 获取 IP 地址的过程汇总发送的封装 DHCP Discover 报文的 IP 分组的源和目的 IP 地址
    • 255.255.255.255 和 0.0.0.0
  • 通过 DHCP 获取 IP 地址的同时还可以获得哪些 IP 地址配置所必须的信息？
    • 子网掩码，默认网关，域名服务器 IP 地址
  • 同一子网内，（子网掩码配置正确）错误配置了默认网关，能否访问子网内的 WWW 服务器和 Internet？
    • 能访问 WWW 服务器，因为由于子网掩码配置正确主机能识别是该服务器位于同一子网内，因此会直接发从 CRP 广播获得 WWW 服务器的 MAC 地址直接发送以太网帧；而由于错误配置了默认网关，（在这个例子中配置成了 DHCP 服务器）因此分组无法被正确转发。


网络分配

注意还要考虑下面路由器的网络地址分配。



结合 MAC 帧格式




RIP OSPF BGP




【下面这题看上去很唬人，但实际上考察的知识点还是很基础的。
平常做的时候一般只会出现下面图的形式，而这里用表的形式描述了链路的状态，或许更接近 OSPF 的真实状态？】


组播


移动 IP


综合




注意：1. 小题 1 中根据四个主机的 IP 地址信息判断出设备 1 应该是路由器；2. 小题 4 中注意该目的地址为广播地址，而路由器可以隔离广播域。

网络层小结

“尽最大努力交付”有哪些含义

1) 不保证源主机发送的 P 数据报一定无差错地交付到目的主机
2) 不保证源主机发送的 P 数据报都在某一规定的时间内交付到目的主机
3) 不保证源主机发送的 P 数据报一定按发送时的顺序交付到目的主机
4) 不保证源主机发送的 P 数据报不会重复交付给目的主机
5) 不故意丢弃 P 数据报。丢弃 P 数据报的情况是：路由器检測出首部校验和有错误；或由于网络中通信量过大，路由器或目的主机中的缓存已无空闲空间

但要注意，P 数据报的首部中有一个“首部校验和”。当它检验出 P 数据报的首部出现了差错时，就丢弃该数据报。因此，凡交付给目的主机的 P 数据报都是 P 首部没有差错的或没有检测出差错的。也就是说，在传输过程中，出现差错的 P 数据报都被丢弃了。
现在因特网上绝大多数的通信量都属于“尽最大努力交付”。如果数据必须可靠地交付给目的地，那么使用 P 的高层软件必须负责解决这一问题。

IP 网关”和“IP路由器”是否为同义语？互连网和“互联网”有没有区别？

当初发明 TCP/IP 的研究人员使用 IP Gateway 作为网际互联的设备，可以认为“P 网关”和 IP 路由器”是同义词。
互连网”和“互联网”都是推荐名，都可以使用，不过建议优先使用“互联网。

在一个互联网中，能否用一个很大的交換机（switch）来代替互联网中很多的路由器？

不行。交换机和路由器的功能是不相同的。
交换机可在单个网络中与若干计算机相连，并且可以将一台计算机发送过来的帧转发给另台计算机。从这一点上看，交换机具有集线器的转发帧的功能，但交换机比集线器的功能强很多在同一时间，集线器只允许一台计算机发送数据。
路由器连接两个或多个同构的或异构的网络，在网络之间转发分组（即 IP 数据报）。

因此，如果许多相同类型的网络互联时，那么用一个很大的交换机（如果能够找其他计算机进行通信，交换机允许找得到）代替原来的一些路由器是可行的。但若这些互联的网络是异构的网络，那么就必须使用路由器来进行互联。

网络前缀是指网络号字（net-id）中前面的几个类别位还是指整个的网络号字段？

是指整个的网络号字段，包括最前面的几个类别位在内。网络前缀常常简称为前缀。例如 B 类地址 10100000 00000000 00000000 00010000 其类别位就是最前面的两位：10, 而网络前缀就是前 16 位：10100000 00000000。

IP 有分片的功能，但广域网中的分组则不必分片，这是为什么？

数据报可能要经过许多个网络，而源结点事先并不知道数据报后面要经过的这些网络所能通过的分组的最大长度是多少。等到 P 数据报转发到某个网络时，中间结点可能才发现数据报太长了，因此在这时就必须进行分片。
但广域网能够通过的分组的最大长度是该广域网中所有结点都事先知道的，源结点不可能发网络不支持的过长分组。因此广域网没有必要将已经发送出的分组再进行分片。

链路层广播和 IP 广播有何区别？

链路层广播是用数据链路层协议（第二层）在一个以太网上实现的对该局域网上的所有主机行广播 MAC 帧，而 IP 广播则是用 IP 通过因特网实现的对一个网络（即目的网络）上的所有主机进行广播 IP 数据报。

主机在接收一个广播帧或组播帧时，其 CPU 所要做的事情有何区别？

在接收广播帧时，主机通过其适配器【即网络接口卡 NIC】接收每个广播，然后将其传递给操作系统。CPU 执行协议软件，并界定是否接收和处理该帧。在接收组播帧时，CPU 要对适配器进行配置，而适配器根据特定的组播地址表来接收帧。凡与此组播地址表不匹配的帧都将被 NIC 丢弃。因此在组播的情况下，是适配器 NIC 而不是 CPU 决定是否接收一个帧。

关于 ARP 响应

假定在一个局域网中计算机 A 发送 ARP 请求分组，希望找出计算机 B 的硬件地址。这时局域网上的所有计算机都能收到这个广播发送的 ARP 请求分组。试问这时由哪个计算机使用 ARP 响应分组将计算机 B 的硬件地址告诉计算机 A？

这要区分两种情况。第一，如果计算机 B 和计算机 A 都连接在同一个局域网上，那么就是算机 B 发送 ARP 响应分组。第二，如果计算机 B 和计算机 A 不连接在同一个局域网上，那么就必须由一个连接计算机 A 所在局域网的路由器来转发 ARP 请求分组。这时，该路由器向计算机 A 发送 ARP 回答分组，给出自己的硬件地址。

为什么说路由器实现了物理层、数据链路层、网络层？

在第 1 章中我们曾经提到过网络中的两个通信结点利用协议栈进行通信的过程。发送方一层层地把数据“包装”，接收方一层一层地把“包装”拆开，最后上交给用户。路由器实现了物理层，数据链路层和网络层的含义是指路由器有能力对这三层协议的控制信息进行识别、分析以及交换，直观的理解是路由器有能力对数据“包装”这三层协议或者“拆开”这三层协议。自然路由器就有能力互联这三层协议不同的两个网络。

posted @ 2021-02-09 22:00  Easonshi  阅读(680)  评论(0)  编辑  收藏  举报