计算机网络（第三版） 胡亮 课后习题 第五章答案
1、通信子网的最高层是哪一层？
通信子网由物理层、数据链路层和网络层组成。网络层是通信子网的最高层。
2、网络层的两个主要功能是什么？
网络层主要提供了两种功能：交换和路由。
交换是在两个或多个设备之间建立零食连接，使得没有物理链路直接连接的两个或多个设备之间实现通信。
路由意味着在有多于一条路径可选是，选择从一点到另一点发送数据包的最佳路径。
3、在OSI模型中，网络层提供了哪两种服务？
OSI模型中，网络层提供了两种类型的服务：面向连接的网络服务（CONS）无连接的网络服务（CLNS）
4、面向连接的网络服务完成一次传输需要哪几个过程？
- 发送者发送一个连接请求包；
- 接收者使用一个连接确认包进行确认；
- 发送者传输数据；
- 发送者发送一个连接请求终止请求包；
- 接收者使用一个连接终止确认包进行确认。
5、说明面向连接的服务和面向非连接的服务的优缺点？
面向连接的网络服务
优点：
- 允许一个协议包含全面的顺序、差错和流量控制。
- 在数据报中是用来较少的协议控制信息。
缺点：
- 一旦建立连接，路由的灵活性不存在；
- 网络服务速度低，信息包必须被检查或者被确认或者被重传。
面向无连接的网络服务
优点：
- 速度较快，开销较小
- 网络服务过程相对较简单
缺点：
- 传输不可靠
- 每个包的开销较大，每个信息包必须携带完整的地址信息。
6、说明为什么在网络中每个节点对虚电报进行独立编号？
在一个网络中，虚电路可以被看作一个在物理上不存在的逻辑电路。为了在网络中正确地路由数据包，需要为每个虚电路分配一个唯一的标识符，即虚电路号。对于每个节点都单独分配虚电路号可以保证在网络中每个虚电路的标识符是唯一的，避免了冲突和混淆。这对于保证网络通信的可靠性和效率至关重要。
7、路由选择的基本要求是什么？
- 正确性
- 简单性
- 坚定性
- 稳定性
- 公平性
- 最佳性
8、什么是拥塞？拥塞产生的原因是什么？拥塞对系统有什么影响？
网络或其一部分出现过多的包，导致网络性能下降的线性称为拥塞。
拥塞产生的原因：节点的处理速度和链路的传输速度不够高。
拥塞对系统的影响：对系统吞吐量的影响和传输延迟的影响。会造成系统吞吐量的显著降低，同时也会造成包传输延迟的急骤增加。
9、拥塞控制的方法有哪些？
- 预分配缓冲区
- 丢弃包
- 限制网内包数量
- 流量控制
- 阻塞包
10、在流量控制中，如果采用数据报方式工作，容易产生什么样的死锁？如果采用虚电报的方式工作，容易产生什么样的死锁？
数据报方式工作：容易产生直接存储转发死锁（“送不出，进不来”）和间接存储转发死锁。
虚电报方式工作：容易产生重装死锁。
11、常用的计算最短路径的方法有哪两种？
距离向量路由算法和链路状态路由算法
12、比较距离向量路由和链路状态路由？
距离向量路由是一种分布式算法，每个节点都会记录到各个目的节点的距离，并将这些距离信息发送给它的相邻节点。相邻节点会将它们知道的距离信息与自己的距离向量更新，并将更新后的距离向量传递给它的相邻节点。这个过程会不断重复，直到所有节点的距离向量都收敛到最小值或达到设定的阈值。距离向量路由的优点是算法简单，占用资源少。但是，由于每个节点只知道与它相邻节点的距离，所以可能导致整个网络的路径选择不是最优的。
链路状态路由是一种集中式算法。在链路状态路由中，每个节点都会向网络中传播其连通状态，这些状态包括邻居节点和到其他节点的最短路径等信息。所有节点都可在其路由表中计算任何一个目的地的最短路径。链路状态路由的优点是路径选择更加准确和最优，但需要占用更多的资源，也需要进行更多的协议通信。
总的来说，选择使用哪种路由算法，取决于网络的规模、资源限制、实时性要求、可维护性等因素。
13、什么是路由器，它工作再OSI的哪些层？
路由器是一种网络设备，它在不同网络之间进行数据包转发并使得其能够互相通信。路由器工作在OSI模型的网络层（第三层），它通过IP地址来决定数据包如何在网络中传输。
14、比较距离路由和链路状态路由？OSPF属于哪类路由协议？BGP协议属于哪类协议？
距离路由和链路状态路由是两种路由算法。距离路由协议根据网络中的距离、带宽等指标计算路由；而链路状态路由协议则通过交换路由器之间的拓扑信息，计算出到达网络目标的最优路径。OSPF是一种链路状态路由协议，其特点是：仅仅在链路状态发生改变时才更新路由信息，利用了Dijkstra算法计算最短路径。BGP协议是一种路径向量路由协议，其利用BGP属性和路径向量信息，在Internet中广泛应用。
15、什么是三层交换机？
三层交换机就是具有部分路由器功能的交换机，工作在OSI网络标准模型的第三层：网络层。三层交换机的最重要目的是加快大型局域网内部的数据交换，所具有的路由功能也是为这目的服务的，能够做到一次路由，多次转发。
16、IPV4网络中最多有多少个A类、B类、C类网络号？
A类网络地址范围中，第一字节的第一位必须是0,所以其网络地址范围是：
00000000 ~ 01111111
故为0~127。所以A类地址网络号应该为2 ^ 7减去127开头的环回测试地址，再减去全部为0的地址（A类地址的网络号字段占一个字节，只有7位可供使用，但可指派的网络号是126个（即2的7次方－2）。减2的原因是：第一，IP地址中的全0是个保留地址，意思是“本网络”。第二，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。），共2^7-2=126个
B类网络地址范围中，第一字节的前两位必须是10,所以其网络地址范围是：
10000000 ~ 10111111
故为128 ~ 191。所以B类地址网络号应为前两位为10开头，即网络号为10000000.00000000~10111111.11111111，去掉表示本网络的网络号全为0的地址，即10000000.00000000,则指派网络号为2^14-1=16383
C类网络地址范围中，第一字节的前两位必须是110,所以其网络地址范围是：
11000000 ~ 11011111
故为192 ~ 223。所以C类地址网络号应为前两位为10开头，即网络号为11000000.00000000.00000000~11011111.11111111，去掉表示本网络的网络号全为0的地址，即11000000.00000000,则指派网络号为2^21-1=2097151
简单判断，记为：
000开头的都是A类地址
100开头的都是B类地址
110开头的都是C类地址
17、一个C类网络最多包含多少个主机？
C类网络地址范围中，第一字节的前两位必须是110,所以其网络地址范围是：
11000000 ~ 11011111
故为192 ~ 223。所以C类地址网络号应为前两位为10开头，即网络号为11000000.00000000.00000000~11011111.11111111，去掉表示本网络的网络号全为0的地址，即11000000.00000000,则指派网络号为2^21-1=2097151
18、试说明TCP/IP协议族包含的各个层次，每个层次主要包含哪些协议，每个层次完成的主要功能。
https://blog.csdn.net/github_33736971/article/details/51024457 参考
19、ICMP协议如何定向差错？
ICMP是通过发送重定向差错报文来定向差错的。重定向差错报文告诉主机应该将数据报发送到哪个路由器，以便更快地到达目的地。主机收到重定向差错报文后，会更新自己的路由表，并按照新的路由发送数据报。
20、环回地址一般是什么？它的主要功能是什么？
环回地址一般是127.0.0.1，也叫本地主机地址。它的主要功能是允许运行在同一台主机上的客户程序和服务器程序之间通过TCP/IP通信。发送到环回地址的数据报不会离开主机，而是被自己接收。环回地址可以用于测试和开发目的。
21、255.255.0.255是否是一个合格的子网掩码？
255.255.0.255不是一个合格的子网掩码。一个合格的子网掩码应该有连续的1和0，而不是中间有0的情况。一个常见的子网掩码是255.255.255.0，它用于划分IPv4网络。
22、IP协议中路由表一般包含哪些信息？IP协议是如何完成路由选择功能的？
一般包含以下信息：
- 目的网络地址：指定要发送数据包的目标网络。
- 下一跳地址：指定要转发数据包的下一个路由器的IP地址。
- 出口接口：指定要发送数据包的本地接口。
- 路由度量值：指定到达目标网络的代价或距离，用于选择最优路由。
- 路由来源：指定学习或配置该路由的方式，例如静态路由、动态路由协议等
路由选择功能：简单来说，就是通过比较不同路由的优先级和度量值来决定最佳路径。优先级是根据路由来源来确定的，不同来源有不同的权重。度量值是根据路由协议来确定的，不同协议有不同的计算方法。一般来说，优先级高、度量值低的路由会被选为最佳路径，并添加到IP路由表中。
23、说明TCP建立连接的过程。
通过三次握手建立连接
连接建立阶段：
第一次握手：客户端的应用进程主动打开，并向服务端发出请求报文段。其首部中：SYN=1,seq=x。
第二次握手：服务器应用进程被动打开。若同意客户端的请求，则发回确认报文，其首部中：SYN=1,ACK=1,ack=x+1,seq=y。
第三次握手：客户端收到确认报文之后，通知上层应用进程连接已建立，并向服务器发出确认报文，其首部：ACK=1,ack=y+1。当服务器收到客户端的确认报文之后，也通知其上层应用进程连接已建立。
24、TCP报头的哪些与与拥塞控制、流量控制和差错控制有关？
TCP报头中与拥塞控制、流量控制和差错控制有关的字段有：
（1）拥塞窗口（Congestion Window，CWND）：表示发送方根据网络拥塞情况而设置的一个发送窗口，用于限制发送方注入网络的数据量。
（2）接收窗口（Receive Window，RWND）：表示接收方当前可接收的数据量，用于实现流量控制。
（3）序号（Sequence Number，SEQ）：表示本报文段所发送的数据的第一个字节的序号。
（4）确认号（Acknowledgement Number，ACK）：表示期望收到对方下一个报文段的第一个数据字节的序号。
（5）校验和（Checksum）：表示对整个TCP报文段求和后得到的检验码，用于实现差错控制。