408 真题做题本·计算机网络部分

第 4 章 网络层

4.1 网络层的功能 (SDN 基本概念)

1. 【2022】在 SDN 网络体系结构中, SDN 控制器向数据平面的 SDN 交换机下发流表时所使用的接口是（ ）。

A. 东向接口
B. 南向接口
C. 西向接口
D. 北向接口

答案： B

解析： SDN 控制器位于控制平面，交换机位于数据平面。控制器向交换机下发流表所使用的是南向接口，常见南向协议为 OpenFlow。北向接口用于控制器向上层网络应用提供服务；东西向接口通常用于控制器之间的协同。

4.2 IPv4

1. 【2010】某网络的 IP 地址空间为 192.168.5.0/24, 采用定长子网划分, 子网掩码 255.255.255.248, 则该网络中的最大子网个数、每个子网内的最大可分配地址个数分别是（ ）。

A. 32,8
B. 32,6
C. 8,32
D. 8,30

答案： B

解析： 原网络前缀为 /24，子网掩码 255.255.255.248 对应 /29，因此借用了 $29-24=5$ 位作为子网号，最大子网数为

$2^5=32$。

每个子网还剩 $32-29=3$ 位主机号，共有 $2^3=8$ 个地址，扣除网络地址和广播地址后，最大可分配地址数为

$2^3-2=6$。

2. 【2010】路由器 R 因为拥塞丢弃 IP 分组, 则此时 R 可向发出该 IP 分组的源主机发送的 ICMP 报文类型是（ ）。

A. 路由重定向
B. 目的不可达
C. 源抑制
D. 超时

答案： C

解析： 在本题所依据的传统 ICMP 类型中，路由器因拥塞丢弃分组时，可向源主机发送 ICMP 源抑制（Source Quench）报文，提示源主机降低发送速率。因此选 C。

3. 【2011】在子网 192.168.4.0/30 中,能接收到目的地址 192.168.4.3 的 IP 分组的最大主机数量是（ ）

A. 0
B. 1
C. 2
D. 4

答案： C

解析： 192.168.4.0/30 中共有 4 个地址：网络地址 .0、可分配主机地址 .1 和 .2、广播地址 .3。目的地址 192.168.4.3 是该子网的定向广播地址，因此子网内最多有 2 台主机能够接收到该分组。

4. 【2012】在 TCP/IP 体系结构中, 直接为 ICMP 提供服务的协议是（ ）。

A. PPP
B. IP
C. UDP
D. TCP

答案： B

解析： ICMP 报文直接封装在 IP 数据报中传输，IP 首部的协议字段用于指出上层载荷是 ICMP。因此直接为 ICMP 提供服务的是 IP，而不是 TCP 或 UDP。

5. 【2012】ARP 协议的功能是（ ）。

A. 根据 IP 地址查询 MAC 地址
B. 根据 MAC 地址查询 IP 地址
C. 根据域名查询 IP 地址
D. 根据 IP 地址查询域名

答案： A

解析： ARP 用于在同一局域网内，根据已知的 IP 地址查询对应的 MAC 地址。域名与 IP 地址之间的解析由 DNS 完成。

6. 【2012】某主机的 IP 地址为 180.80.77.55, 子网掩码为 255.255.252.0。若该主机向其所在子网发送广播分组, 则目的地址可以是（ ）。

A. 180.80.76.0
B. 180.80.76.255
C. 180.80.77.255
D. 180.80.79.255

答案： D

解析： 子网掩码 255.255.252.0 为 /22，第三个字节的块大小为

$256-252=4$。

主机地址第三个字节为 77，所在地址块为 76～79，因此网络地址是 180.80.76.0，广播地址是 180.80.79.255，故选 D。

7. 【2015】某路由器的路由表如下表所示。若路由器收到一个目的地址为 169.96.40.5 的 IP 分组,

目的网络	下一跳	接口
169.96.40.0/23	176.1.1.1	S1
169.96.40.0/25	176.2.2.2	S2
169.96.40.0/27	176.3.3.3	S3
0.0.0.0/0	176.4.4.4	S4

则转发该 IP 分组的接口是（ ）。

A. S1
B. S2
C. S3
D. S4

答案： C

解析： 目的地址 169.96.40.5 同时匹配 /23、/25 和 /27 三条路由。路由器采用最长前缀匹配原则，应选择前缀最长的 169.96.40.0/27，对应接口 S3。

8. 【2016】如图所示, 假设 H1 与 H2 的默认网关和子网掩码均分别配置为 192.168.3.1 和255.255.255.128, H3 与 H4 的默认网关和子网掩码均分别配置为 192.168.3.254 和 255.255.255.128, 则下列现象中可能发生的是（ ）。

A. H1 不能与 H2 进行正常 IP 通信
B. H2 与 H4 均不能访问 Internet
C. H1 不能与 H3 进行正常 IP 通信
D. H3 不能与 H4 进行正常 IP 通信

答案： C

解析： 在 /25 掩码下：

• H1、H2 属于子网 192.168.3.0/25，二者可直接通信；
• H3、H4 属于子网 192.168.3.128/25，二者也可直接通信；
• H1、H2 的默认网关被配置为 192.168.3.1，但图中路由器局域网接口实际为 192.168.3.254，且 .254 不属于 H1、H2 所在子网。

所以 H1 无法通过正确网关到达 H3，C 项可能发生。H4 的默认网关配置正确，因此 B 项不成立。

9. 【2016】如上题图所示,假设连接 R1、 R2 和 R3 之间的点对点链路使用 201.1.3.x/30 地址,当 H3

访问 Web 服务器 S 时, R2 转发出去的封装 HTTP 请求报文的 IP 分组的源 IP 地址和目的 IP 地址分别是（ ）。

A. 192.168.3.251, 130.18.10.1
B. 192.168.3.251, 201.1.3.9
C. 201.1.3.8, 130.18.10.1
D. 201.1.3.10, 130.18.10.1

答案： D

解析： HTTP 请求从 H3 发出时，原源地址为 192.168.3.251，目的地址为 Web 服务器的 130.18.10.1。R2 执行 NAT 后，将私网源地址转换为 R2 的外网接口地址。

R1 的接口为 201.1.3.9/30，该 /30 子网是 201.1.3.8/30，两个可用地址为 .9 和 .10，所以 R2 的 L0 接口地址为 201.1.3.10。NAT 不改变目标服务器地址，因此转发后的源、目的 IP 地址分别为 201.1.3.10 和 130.18.10.1。

10. 【2017】下列 IP 地址中, 只能作为 IP 分组的源 IP 地址但不能作为目的 IP 地址的是（ ）。

A. 0.0.0.0
B. 127.0.0.1
C. 200.10.10.3
D. 255.255.255.255

答案： A

解析： 0.0.0.0 是未指定地址，主机尚未获得合法 IP 地址时可临时把它作为源地址，但它不能作为普通 IP 分组的目的地址。255.255.255.255 恰好相反，只能用作受限广播目的地址；127.0.0.1 是环回地址；200.10.10.3 是普通单播地址。

11. 【2017】若将网络 21.3.0.0/16 划分为 128 个规模相同的子网, 则每个子网可分配的最大 IP 地址个数是（ ）。

A. 254
B. 256
C. 510
D. 512

答案： C

解析： 将 /16 网络划分为 128 个等长子网，需要借用

${\log }_{2}128=7$

位，因此新前缀为 /23。每个子网共有 $2^{32-23}=512$ 个地址，最大可分配主机地址数为

$512-2=510$。

12. 【2018】某路由表中有转发接口相同的 4 条路由表项, 其目的网络地址分别为 35.230.32.0/21、 35.230.40.0/21、 35.230.48.0/21 以及 35.230.56.0/21, 将该 4 条路由聚合后得到的目的网络地址为（ ）

A. 35.230.0.0/19
B. 35.230.0.0/20
C. 35.230.32.0/19
D. 35.230.32.0/20

答案： C

解析： /21 子网在第三个字节中的步长为 8。四个网络的第三个字节依次为 32、40、48、56，正好连续覆盖 32～63，共包含 4 个 /21，可聚合为一个 /19：35.230.32.0/19。

13. 【2018】如下图所示, 路由器 R 通过以太网交换机 S1 和 S2 连接两个网络, R 的接口、主机 H1和 H2 的 IP 地址与 MAC 地址如下图所示。若 H1 向 H2 发送 1 个 IP 分组 P, 则 H1 发出的封装 P 的以太网帧的目的 MAC 地址、 H2 收到的封装 P 的以太网帧的源 MAC 地址分别是（ ）

A. 00 - a1 - b2 - c3 - d4 - 62、 00 - 1a - 2b - 3c - 4d - 52
B. 00 - a1 - b2 - c3 - d4 - 62、 00 - a1 - b2 - c3 - d4 - 61
C. 00 - 1a - 2b - 3c - 4d - 51、 00 - 1a - 2b - 3c - 4d - 52
D. 00 - 1a - 2b - 3c - 4d - 51、 00 - a1 - b2 - c3 - d4 - 61

答案： D

解析： H1 与 H2 不在同一 IP 子网，因此 H1 发送帧时，目的 MAC 地址应为默认网关 R 左侧接口的 MAC 地址 00-1a-2b-3c-4d-51。

路由器转发分组到 H2 所在局域网时会重新封装以太网帧，H2 收到的帧的源 MAC 地址是 R 右侧接口的 MAC 地址 00-a1-b2-c3-d4-61。故选 D。

14. 【2019】将 101.200.16.0/20 划分为 5 个子网, 则可能的最小子网的可分配 IP 地址数是（ ）。

A. 126
B. 254
C. 510
D. 1022

答案： B

解析： 从一个 /20 网络开始，每进行一次二叉划分，子网数增加 1。要得到 5 个子网，需要进行 4 次划分。为了使最小子网尽可能小，可连续对同一个子网继续划分，最终可形成 /21、/22、/23、/24、/24 五个子网。

因此最小子网只能达到 /24，其最大可分配地址数为

$2^{32-24}-2=254$。

15. 【2021】现将一个 IP 网络划分为 3 个子网,若其中一个子网是 192.168.9.128/26, 则下列网络中, 不可能是另外两个子网之一的是（ ）。

A. 192.168.9.0/25
B. 192.168.9.0/26
C. 192.168.9.192/26
D. 192.168.9.192/27

答案： D

解析： 一个网络恰好划分为 3 个子网，需要进行两次二叉划分，子网规模必然为一个 /25 和两个 /26。已知其中一个为 192.168.9.128/26，其余子网可由 192.168.9.0/25 与 192.168.9.192/26 构成，也可把前一个 /25 再拆成两个 /26 后作相应组合。

192.168.9.192/27 还要求继续划分一次，会使子网总数至少增加到 4 个，因此不可能作为另外两个子网之一。

16. 【2021】路由器向 MTU = 800B 的链路转发一个总长度为 1580B 的 IP 数据报 (首部长度 20B) 时,进行了分片, 且每个分片尽可能大, 则第 2 个分片的总长度字段和 MF 标志位的值分别是（ ）。

A. 796,0
B. 796,1
C. 800,0
D. 800,1

答案： B

解析： 链路 MTU 为 800 B，IP 首部为 20 B，因此每个非末片能够携带的最大数据量为

$\lfloor \frac{800-20}{8}\rfloor \times 8=776\text{ B}$。

原数据部分长度为 $1580-20=1560\text{ B}$，需分成 776 B、776 B 和 8 B 三片。第二片总长度为

$776+20=796\text{ B}$。

第二片后面还有第三片，所以其 MF 标志位为 1。

17. 【2022】某主机的 IP 地址是 183.80.72.48,子网掩码是 255.255.192.0,则该主机所在网络的网络地址是（ ）。

A. 183.80.0.0
B. 183.80.64.0
C. 183.80.72.0
D. 183.80.192.0

答案： B

解析： 掩码 255.255.192.0 为 /18。第三个字节按 64 为一个地址块，72 落在 64～127 范围内，因此网络地址为 183.80.64.0。

18. 【2022】下图所示网络中的主机 H 的子网掩码与默认网关分别是（ ）。

A. 255.255.255.192, 192.168.1.1
B. 255.255.255.192, 192.168.1.62
C. 255.255.255.224, 192.168.1.1
D. 255.255.255.224, 192.168.1.62

答案： D

解析： 主机 H 的地址为 192.168.1.60，路由器接口为 192.168.1.62/27。/27 的子网范围是 192.168.1.32～192.168.1.63，其中可用主机地址为 .33～.62，所以 H 与接口 .62 位于同一子网。

因此 H 的子网掩码应为 255.255.255.224，默认网关应为 192.168.1.62。

19. 【2023】某网络拓扑如下图所示, 其中路由器 R2 实现 NAT 功能。若主机 H 向 Internet 发送一个IP 分组, 则经过 R2 转发后, 该 IP 分组的源 IP 地址是（ ）。

A. 195.123.0.33
B. 195.123.0.35
C. 192.168.0.1
D. 192.168.0.3

答案： A

解析： R1 与 R2 之间使用 195.123.0.34/30 所在的 /30 子网。该子网为 195.123.0.32/30，网络地址为 .32，广播地址为 .35，两个可用接口地址为 .33 和 .34。图中 R1 使用 .34，因此 R2 的外网接口使用 .33。

R2 执行 NAT 后，主机 H 的私网源地址 192.168.0.3 被转换为 R2 的外网地址 195.123.0.33。

20. 【2023】主机 168.16.84.24/20 所在子网的最小可分配 IP 地址和最大可分配 IP 地址分别是（ ）。

A. 168.16.80.1, 168.16.84.254
B. 168.16.80.1, 168.16.95.254
C. 168.16.84.1, 168.16.84.254
D. 168.16.84.1, 168.16.95.254

答案： B

解析： 前缀 /20 对应第三个字节每 16 个为一个地址块。84 落在 80～95 的地址块中，所以：

• 网络地址为 168.16.80.0；
• 广播地址为 168.16.95.255；
• 最小可分配地址为 168.16.80.1；
• 最大可分配地址为 168.16.95.254。

21. 【2024】如下图所示, 支持 VLAN 划分的交换机, 已按端口划分了 3 个 VLAN, 部分端口连接主机的 IP 地址和 MAC 地址如图中所示, ARP 表结构为 <IP 地址、MAC 地址、TTL>。下列选项中,不会出现在 H4 的 ARP 表中的是（ ）。

A. 192.168.3.81、 00 - 18 - A2 - 3B - 36 - 21、 14:32:00
B. 192.168.3.91、 00 - 3E - C2 - 39 - 12 - B5、 14:37:00
C. 192.168.3.125、 00 - E5 - 78 - 4A - 09 - B2、 14:45:00
D. 192.168.3.129、 00 - 08 - 6E - 05 - A7 - 82、 14:52:00

答案： D

解析： H4 接在交换机端口 5，属于 VLAN1。ARP 请求是二层广播，但只会在同一 VLAN 内传播，因此 H4 的 ARP 表可以学习同属 VLAN1 的 H1、H2、H3 的 IP-MAC 映射。

H6 接在端口 9，属于 VLAN3，其地址 192.168.3.129 与 MAC 地址 00-08-6E-05-A7-82 的映射不会通过 VLAN1 内的 ARP 交互进入 H4 的 ARP 表，故选 D。

22. 【2009】某网络拓扑如下图所示, 路由器 R1 通过接口 E1、 E2 分别连接局域网 1、局域网 2, 通过接口 L0 连接路由器 R2, 并通过路由器 R2 连接域名服务器与互联网。 R1 的 L0 接口的 IP 地址是 202.118.2.1, R2 的 L0 接口的 IP 地址是 202.118.2.2, L1 接口的 IP 地址是 130.11.120.1, E0 接口的 IP 地址是 202.118.3.1,域名服务器的 IP 地址是 202.118.3.2。

(1) 将 IP 地址空间 202.118.1.0/24 划分为 2 个子网, 分别分配给局域网 1、局域网 2, 每个局域网需分配的 IP 地址数不少于 120 个。请给出子网划分结果,并说明理由或给出必要的计算过程。 (2) 请给出 R1 的路由表, 使其明确包括到局域网 1 的路由、局域网 2 的路由、域名服务器的主机路由和互联网的路由。 (3) 请采用路由聚合技术, 给出 R2 到局域网 1 和局域网 2 的路由。

答案： （1）一种合法划分如下：

• 局域网 1：202.118.1.0/25，可分配地址为 202.118.1.1～202.118.1.126，广播地址为 202.118.1.127；
• 局域网 2：202.118.1.128/25，可分配地址为 202.118.1.129～202.118.1.254，广播地址为 202.118.1.255。

（2）R1 的路由表可写为：

目的网络	下一跳	接口
202.118.1.0/25	直接交付	E1
202.118.1.128/25	直接交付	E2
202.118.3.2/32	202.118.2.2	L0
0.0.0.0/0	202.118.2.2	L0

（3）R2 到两个局域网的聚合路由为：

目的网络	下一跳	接口
202.118.1.0/24	202.118.2.1	L0

解析： （1）每个局域网至少需要 120 个可分配地址。若采用 /25，每个子网共有 128 个地址，可分配地址数为

$2^{32-25}-2=126$，

满足要求；而一个 /24 恰好能划分为两个 /25。

（2）局域网 1、局域网 2 均与 R1 直接相连，因此使用直接路由。域名服务器 202.118.3.2 需要一条 /32 主机路由，经下一跳 R2 的 202.118.2.2 转发。其余互联网目的地址使用默认路由 0.0.0.0/0，同样交给 R2。

（3）两个局域网子网 202.118.1.0/25 和 202.118.1.128/25 的前 24 位完全相同，可聚合为 202.118.1.0/24，R2 只需保留一条指向 R1 的路由。

23. 【2015】某网络拓扑如下图所示, 其中路由器内网接口、 DHCP 服务器、 WWW 服务器与主机1 均采用静态 IP 地址配置, 相关地址信息如图中标注; 主机 2~ 主机 N 通过 DHCP 服务器动态获取 IP 地址等配置信息。请回答下列问题。

(1) DHCP 服务器可为主机 2~ 主机 N 动态分配 IP 地址的最大范围是什么？主机 2 使用 DHCP 协议获取 IP 地址的过程中,发送的封装 DHCPDiscover 报文的 IP 分组的源 IP 地址和目的 IP 地址分别是什么? (2) 若主机 2 的 ARP 表为空, 则该主机访问 Internet 时,发出的第一个以太网帧的目的 MAC 地址是什么? 封装主机 2 发往 Internet 的 IP 分组的以太网帧的目的 MAC 地址是什么? (3) 若主机 1 的子网掩码和默认网关分别配置为 255.255.255.0 和 111.123.15.2, 则该主机是否能访问 WWW 服务器? 是否能访问 Internet? 请说明理由。

答案： （1）DHCP 服务器可动态分配的最大地址范围为 111.123.15.5～111.123.15.254。DHCPDiscover 报文所在 IP 分组的源 IP 地址为 0.0.0.0，目的 IP 地址为 255.255.255.255。

（2）主机 2 发出的第一个以太网帧是 ARP 请求帧，其目的 MAC 地址为 FF-FF-FF-FF-FF-FF。封装主机 2 发往 Internet 的 IP 分组时，目的 MAC 地址为默认网关接口的 MAC 地址 00-a1-a1-a1-a1-a1。

（3）主机 1 能访问 WWW 服务器，但不能访问 Internet。

解析： （1）该局域网为 111.123.15.0/24。网络地址 .0 和广播地址 .255 不能分配；.1、.2、.3、.4 已分别分配给路由器、DHCP 服务器、WWW 服务器和主机 1，所以动态地址池最大为 .5～.254。主机尚未获得地址时，以 0.0.0.0 为源地址，并用受限广播地址 255.255.255.255 寻找 DHCP 服务器。

（2）ARP 表为空时，主机先广播 ARP 请求以查询默认网关 111.123.15.1 的 MAC 地址，因此第一帧目的 MAC 为全 1。获得网关 MAC 后，发往异地网络的 IP 分组应封装成以路由器 MAC 00-a1-a1-a1-a1-a1 为目的地址的以太网帧。

（3）WWW 服务器 111.123.15.3 与主机 1 111.123.15.4/24 在同一子网，通信无需经过默认网关，因此可以访问。访问 Internet 必须经路由器 111.123.15.1，但主机 1 错把 DHCP 服务器 111.123.15.2 配置为默认网关，DHCP 服务器不会代替路由器转发分组，所以不能访问 Internet。

24. 【2018】某公司的网络如下图所示。 IP 地址空间 192.168.1.0/24 被均分给销售部和技术部两个子网, 并已分别为部分主机和路由器接口分配了 IP 地址,销售部子网的 MTU = 1500B,技术部子网的 MTU = 800B。

请回答下列问题: (1) 销售部子网的广播地址是什么？技术部子网的子网地址是什么？若每个主机仅分配一个 IP 地址, 则技术部子网还可连接多少台主机? (2) 假设主机 192.168.1.1 向主机 192.168.1.208 发送一个总长度为 1500B 的 IP 分组, IP 分组的头部长度为 20B, 路由器在通过接口 F1 转发该 IP 分组时进行了分片。若分片时尽可能分为最大片,则一个最大 IP 分片封装数据的字节数是多少? 至少需要分为几个分片? 每个分片的片偏移量是多少?

答案： （1）销售部子网的广播地址为 192.168.1.127；技术部子网的子网地址为 192.168.1.128。技术部子网还可连接 45 台主机。

（2）一个最大 IP 分片可封装 776 B 数据；至少需要 2 个分片；两个分片的片偏移量依次为 0 和 97。

解析： （1）192.168.1.0/24 均分为两个子网后，前缀均为 /25：

• 销售部使用 192.168.1.0/25，广播地址为 192.168.1.127；
• 技术部使用 192.168.1.128/25，子网地址为 192.168.1.128。

技术部 /25 有 126 个可分配地址。已分配给主机的地址为 .129～.208，共

$208-129+1=80$

个；路由器接口 .254 还占用 1 个地址。因此剩余可连接主机数为

$126-80-1=45$。

（2）技术部链路 MTU 为 800 B，首部为 20 B。除最后一片外，每片数据长度必须是 8 B 的整数倍，因此最大数据长度为

$\lfloor \frac{800-20}{8}\rfloor \times 8=776\text{ B}$。

原 IP 分组数据长度为 $1500-20=1480\text{ B}$，分成 776 B 和 704 B 两片即可。第一片偏移量为 0；第二片从原数据的第 776 B 处开始，所以片偏移量为

$\frac{776}{8}=97$。

25. 【2020】某校园网有两个局域网,通过路由器 R1、 R2 和 R3 互联后接入 Internet, S1 和 S2 为以太网交换机。局域网采用静态 IP 地址配置, 路由器部分接口以及各主机的 IP 地址如下图所示。请回答下列问题:

(1) 为使 H2 和 H3 能够访问 Web 服务器 (使用默认端口号), 需要进行什么配置？ (2) 若 H2 主动访问 Web 服务器时, 将 HTTP 请求报文封装到 IP 数据报 P 中发送, 则 H2 发送的 P 的源 IP 地址和目的 IP 地址分别是什么? 经过 R3 转发后, P 的源 IP 地址和目的 IP 地址分别是什么? 经过 R2 转发后, P 的源 IP 地址和目的 IP 地址分别是什么?

假设 NAT 转换表结构为:

外网 IP 地址	外网端口号	内网 IP 地址	内网端口号

答案： （1）应在 R2 上配置静态 NAPT（端口映射），把 R2 的外网地址和 HTTP 默认端口映射到内网 Web 服务器：

外网 IP 地址	外网端口号	内网 IP 地址	内网端口号
203.10.2.2	80	192.168.1.2	80

（2）各阶段 IP 地址如下：

位置	源 IP 地址	目的 IP 地址
H2 发出时	192.168.1.2	203.10.2.2
经 R3 转发后	203.10.2.6	203.10.2.2
经 R2 转发后	203.10.2.6	192.168.1.2

解析： （1）Web 服务器位于 R2 后方的私网中，地址为 192.168.1.2。H2、H3 所在私网也使用了同样的地址空间，不能直接使用服务器的私网地址访问，否则会被认为是本地地址。因此应公布 R2 的公网地址 203.10.2.2，并将其 TCP 端口 80 静态映射到 Web 服务器的 192.168.1.2:80。

（2）H2 向公布的公网地址 203.10.2.2 发送请求。经过 R3 的源 NAT 后，源地址由 192.168.1.2 改为 R3 的公网接口地址 203.10.2.6，目的地址不变。分组到达 R2 后，R2 根据静态端口映射把目的地址改写为内网 Web 服务器地址 192.168.1.2；源地址仍为 203.10.2.6，以便返回报文能够先回到 R3。

4.3 IPv6

1. 【2023】下列关于 IPv4 和 IPv6 的叙述中, 正确的是（ ）。 I. IPv6 地址空间是 IPv4 地址空间的 96 倍 II. IPv4 首部和 IPv6 的基本首部的长度均可变 III. IPv4 向 IPv6 过渡可以采用双协议栈和隧道技术 IV. IPv6 首部的 HopLimit 字段等价于 IPv4 首部的 TTL 字段

A. I、 II
B. I、 IV
C. II、 III
D. III、 IV

答案： D

解析： 逐项判断：

• I 错误：IPv6 地址空间是 IPv4 的 $2^{128}/2^{32}=2^{96}$ 倍，而不是 96 倍；
• II 错误：IPv4 首部长度可变，IPv6 基本首部固定为 40 B；
• III 正确：双协议栈和隧道技术都是 IPv4 向 IPv6 过渡的常用方法；
• IV 正确：IPv6 的 Hop Limit 与 IPv4 的 TTL 作用相同，每经过一台路由器减 1。

因此正确的是 III、IV。

4.4 路由协议

1. 【2010】某自治系统内采用 RIP 协议, 若该自治系统内的路由器 R1 收到其邻居路由器 R2 的距离矢量, 距离矢量中包含信息 <net1,16>, 则能得出的结论是（ ）。

A. R2 可以经过 R1 到达 net1,跳数为 17
B. R2 可以到达 net1,跳数为 16
C. R1 可以经过 R2 到达 net1,跳数为 17
D. R1 不能经过 R2 到达 net1

答案： D

解析： RIP 使用 16 表示不可达。R2 通告 <net1,16>，说明 R2 认为 net1 不可达。R1 若经 R2 转发，计算出的距离至少为 $16+1$，仍按 16 处理，因此 R1 不能经过 R2 到达 net1。

2. 【2016】假设下图中的 R1、 R2、 R3 采用 RIP 交换路由信息, 且均已收敛。若 R3 检测到网络201.1.2.0/25 不可达,并向 R2 通告一次新的距离向量,则 R2 更新后,其到达该网络的距离应是（ ）。

A. 2
B. 3
C. 16
D. 17

答案： B

解析： 网络失效前，R1 仍保留一条经 R3 到达该网络的旧路由，并向 R2 通告距离 2。当 R3 向 R2 通告该网络距离为 16 后，R2 会放弃经 R3 的路由，但可能根据 R1 尚未更新的距离向量，选择经 R1 到达该网络：

$1+2=3$。

这正是距离向量算法中“坏消息传播慢”和计数到无穷问题的表现。因此 R2 更新后的距离为 3。

3. 【2017】直接封装 RIP、 OSPF、 BGP 报文的协议分别是（ ）。

A. TCP、 UDP、 IP
B. TCP、 IP、 UDP
C. UDP、 TCP、 IP
D. UDP、 IP、 TCP

答案： D

解析： 三种协议的封装关系为：

• RIP 报文封装在 UDP 数据报中，使用 UDP 端口 520；
• OSPF 报文直接封装在 IP 数据报中，IP 协议号为 89；
• BGP 报文封装在 TCP 报文段中，使用 TCP 端口 179。

故顺序为 UDP、IP、TCP。

4. 【2013】假设 Internet 的两个自治系统构成的网络如下图所示, 自治系统 AS1 由路由器 R1 连接两个子网构成；自治系统 AS2 由路由器 R2、 R3 互联并连接 3 个子网构成。各子网地址、 R2 的接口名、 R1 与 R3 的部分接口 IP 地址如下图所示。 请回答下列问题:

(1) 假设路由表结构如下表所示。请利用路由聚合技术, 给出 R2 的路由表, 要求包括到达下图中所有子网的路由,且路由表中的路由项尽可能少。

目的网络	下一跳	接口

(2) 若 R2 收到一个目的 IP 地址为 194.17.20.200 的 IP 分组, 则 R2 会通过哪个接口转发该 IP 分组? (3) R1 与 R2 之间利用哪个路由协议交换路由信息？该路由协议的报文被封装到哪个协议的分组中进行传输?

答案：

（1）R2 的路由表为：

目的网络	下一跳	接口
153.14.5.0/24	153.14.3.2	S0
194.17.20.0/23	194.17.24.2	S1
194.17.20.128/25	—（直连）	E0

（2）通过 E0 接口转发。

（3）R1 与 R2 之间使用 BGP（BGP-4） 交换路由信息；BGP 报文封装在 TCP 报文段中传输。

解析：

（1）AS1 中的两个子网分别为 153.14.5.0/25 和 153.14.5.128/25，二者前 24 位相同，可聚合为

$153.14.5.0/24$。

它们均应经 R1 到达，因此下一跳为 R1 的接口地址 153.14.3.2，输出接口为 S0。

R3 后方的 194.17.20.0/25 与 194.17.21.0/24 前 23 位相同，可聚合为

$194.17.20.0/23$。

该聚合路由经 R3 转发，下一跳为 194.17.24.2，输出接口为 S1。

R2 还直接连接子网 194.17.20.128/25，故需保留一条更具体的直连路由。虽然该子网包含在聚合前缀 194.17.20.0/23 中，但路由器查表时采用最长前缀匹配，所以不会影响正确转发。

（2）目的地址 194.17.20.200 同时匹配：

• 194.17.20.0/23；
• 194.17.20.128/25。

其中 /25 前缀更长，因此选择直连路由，经 E0 接口转发。

（3）R1 属于 AS1，R2 属于 AS2，二者之间交换的是自治系统间路由信息，应采用外部网关协议 BGP。BGP 为应用层协议，使用可靠的 TCP 连接传送报文，端口号为 179。

5. 【2014】某网络中的路由器运行 OSPF 路由协议,下表是路由器 R1 维护的主要链路状态信息 (LSI) 如下表所示。

项目	字段	R1 的 LSI	R2 的 LSI	R3 的 LSI	R4 的 LSI	备注
Router ID		10.1.1.1	10.1.1.2	10.1.1.5	10.1.1.6	标识路由器的 IP 地址
Link1	ID	10.1.1.2	10.1.1.1	10.1.1.6	10.1.1.5	所连路由器的 Router ID
Link1	IP	10.1.1.1	10.1.1.2	10.1.1.5	10.1.1.6	Link1 的本地 IP 地址
Link1	Metric	3	3	6	6	Link1 的费用
Link2	ID	10.1.1.5	10.1.1.6	10.1.1.1	10.1.1.2	所连路由器的 Router ID
Link2	IP	10.1.1.9	10.1.1.13	10.1.1.10	10.1.1.14	Link2 的本地 IP 地址
Link2	Metric	2	4	2	4	Link2 的费用
Net1	Prefix	192.1.1.0/24	192.1.6.0/24	192.1.5.0/24	192.1.7.0/24	直连网络 Net1 的网络前缀
Net1	Metric	1	1	1	1	到达直连网络 Net1 的费用

下图是根据表格及 R1 的接口名构造出来的网络拓扑。 请回答下列问题: (1) 假设路由表结构如下表所示, 请给出 R1 的路由表, 要求包括到达图中子网 192.1.x.x 的路由,且路由表中的路由项尽可能少。

目的网络	下一跳	接口

(2) 当主机 192.1.1.130 向主机 192.1.7.211 发送一个 TTL = 64 的 IP 分组时, R1 通过哪个接口转发该 IP 分组? 主机 192.1.7.211 收到的 IP 分组 TTL 是多少? (3) 若 R1 增加一条 Metric 为 10 的链路连接 Internet, 则表中 R1 的 LSI 需要增加哪些信息？

答案：

（1）R1 的路由表为：

目的网络	下一跳	接口
192.1.1.0/24	—（直连）	E0
192.1.5.0/24	10.1.1.10	L1
192.1.6.0/23	10.1.1.2	L0

（2）R1 通过 L0 接口转发；目的主机收到时 TTL 为 61。

（3）R1 的 LSI 中应增加一条特殊直连网络信息：

• 网络前缀 Prefix：0.0.0.0/0；
• Metric：10。

解析：

（1）由链路状态信息可得各链路费用：

• R1—R2：3；
• R1—R3：2；
• R2—R4：4；
• R3—R4：6；
• 每个路由器到其直连 192.1.x.0/24 子网的费用均为 1。

R1 到各目标子网的最短路径如下：

1. 192.1.1.0/24 是 R1 的直连网络，经 E0；
2. 到 192.1.5.0/24 经 R3，费用为 $2+1=3$，下一跳为 10.1.1.10，接口为 L1；
3. 到 192.1.6.0/24 经 R2，费用为 $3+1=4$；
4. 到 192.1.7.0/24：
   • 经 R2、R4 的费用为 $3+4+1=8$；
   • 经 R3、R4 的费用为 $2+6+1=9$。

因此到 192.1.7.0/24 也应先经 R2。由于 192.1.6.0/24 与 192.1.7.0/24 的下一跳和接口相同，二者可聚合为 192.1.6.0/23。

（2）目的地址 192.1.7.211 匹配聚合路由 192.1.6.0/23，故 R1 经 L0 发往 R2，完整路径为

$\mathrm{192.1.1.130}\to R1\to R2\to R4\to \mathrm{192.1.7.211}$。

IP 分组经过 R1、R2、R4 三台路由器，每经过一台路由器 TTL 减 1，因此目的主机收到时

$TTL=64-3=61$。

（3）连接 Internet 后，需要以默认路由表示所有未被其他更具体路由匹配的目的网络。因此在 LSI 中增加前缀 0.0.0.0/0，并记录该链路费用为 10。

6. 【2024】(9 分) 网络空间是继陆海空天之后的“第五疆域”, 网络技术是网络疆域建设与治理的基础。路由算法与协议是网络核心技术之一,对其准确认知、合理选择与应用,对于网络建设十分重要。假设现有互联网中的 4 个自治系统互连拓扑示意图如下图所示。其中, AS1 运行内部网关协议RIP； AS3 规模较小, 自治系统内任意两个主机间通信, 经过路由器数量不超过 15 个； AS4 规模较大, 自治系统内任意两个主机间通信, 经过路由器数量可能超过 20 个。

请回答下列问题。 (1) 若仅有 RIP 和 OSPF 内部网关协议供选择, 则 AS4 应该选择哪个协议?(1 分) (2) 若 AS3 中的某主机向本自治系统内另一主机发送 1 个 IP 分组, 为确保该 IP 分组能够被正常接收, 则该 IP 分组的初始 TTL 值应该至少设置为多少?(1 分) (3) 假设 AS1 中的路由器同一时刻启动, 启动后立即构建并交换初始距离向量, 之后每隔 30s 交换一次最新的距离向量, 则从交换初始距离向量时刻算起, R11 ~ R16 路由器均获得到达网络 210.2.3.0/24 的正确路由,至少需要多长时间? 均获得到达网络 210.2.4.0/24 的正确路由,至少需要多长时间?(2 分) (4) R44 向 R13 通告到达网络 136.5.16.0/20 路由时,由 BGP 协议哪类会话完成? 通过哪个 BGP 报文通告？ R13 通过 BGP 协议的哪类会话将该网络可达性信息通告给 R14 和 R15?(3 分) (5) 若 R14 和 R15 均收到分别由 R11、R12、R13 通告的到达网络 136.5.16.0/20 的可达信息如下表所示。

目的网络	AS 路径	下一跳
136.5.16.0/20	AS2、AS8、AS19	R11
136.5.16.0/20	AS3、AS7、AS11、AS19	R12
136.5.16.0/20	AS4、AS10、AS19	R13

则在无策略约束情况下, R14 和 R15 更新路由表后, 各自路由表中到达网络 136.5.16.0/20 路由的下一跳分别是什么 (用路由器名称表示)?(2 分)

答案：

（1）AS4 应选择 OSPF。

（2）初始 TTL 至少为 16。

（3）

• 所有路由器获得到 210.2.3.0/24 的正确路由至少需要 30 s；
• 所有路由器获得到 210.2.4.0/24 的正确路由至少需要 60 s。

（4）

• R44 向 R13 通告时使用 eBGP 会话；
• 使用 BGP 的 UPDATE（更新）报文通告；
• R13 向 R14、R15 通告时使用 iBGP 会话。

（5）

• R14 的下一跳为 R11；
• R15 的下一跳为 R13。

解析：

（1）RIP 以跳数为度量，最大有效距离为 15 跳，16 表示不可达。AS4 内任意两个主机间的通信路径可能超过 20 台路由器，因此 RIP 不适用；OSPF 不受 RIP 的 15 跳限制，适合规模较大的自治系统。

（2）TTL 每经过一台路由器减 1；若某台路由器将 TTL 减为 0，则该分组被丢弃。最坏情况下分组需经过 15 台路由器，因此应满足

$TT{L}_0-15\ge 1$，

故初始 TTL 至少为 16。

（3）RIP 的距离向量信息每轮只能向外传播一跳。

对于 210.2.3.0/24，该网络直连 R14：

• 初始交换时，R11、R15 获得路由；
• 30 s 后，R12、R13、R16 可由相邻路由器获得正确路由。

因此全部路由器获得正确路由至少需要 30 s。

对于 210.2.4.0/24，该网络直连 R16：

• 初始交换时，R13、R15 获得路由；
• 30 s 后，R12、R14 获得路由；
• 60 s 后，最远的 R11 获得路由。

因此至少需要 60 s。

（4）R44 与 R13 分属 AS4 和 AS1，不同自治系统的 BGP 路由器之间建立 eBGP 会话。BGP 使用 UPDATE 报文发布新路由或撤销不可达路由。R13 将从外部自治系统学到的可达性信息传递给 AS1 内的 R14、R15，使用的是 iBGP 会话。

（5）先比较 AS_PATH 长度：

• 经 R11：AS_PATH 长度为 3；
• 经 R12：AS_PATH 长度为 4；
• 经 R13：AS_PATH 长度为 3。

因此经 R12 的路径被排除。经 R11 与经 R13 的 AS_PATH 长度相同，在无其他策略约束时选择自治系统内部开销较小、离本路由器更近的出口，即“热土豆路由”：

• R14 与 R11 直接相邻，而到 R13 至少需经过 R15，因此 R14 选择 R11；
• R15 与 R13 直接相邻，而到 R11 需经过 R14，因此 R15 选择 R13。

4.5 网络层设备

1. 【2010】下列网络设备中, 能够抑制广播风暴的是（ ）。 I. 中继器 II. 集线器 III. 网桥 IV. 路由器

A. 仅 I 和 II
B. 仅 III
C. 仅 III 和 IV
D. 仅 IV

答案： D

解析： 中继器和集线器工作在物理层，既不能隔离冲突域，也不能隔离广播域。网桥工作在数据链路层，能隔离冲突域，但仍会转发广播帧，不能隔离广播域。路由器工作在网络层，不转发普通链路层广播，能够划分广播域并抑制广播风暴。因此只有 IV 正确。

2. 【2011】某网络拓扑如上图所示, 路由器 R1 只有到达子网 192.168.1.0/24 的路由。为使 R1 可以将 IP 分组正确地路由到图中所有子网,则在 R1 中需要增加的一条路由 (目的网络,子网掩码,下一跳) 是（ ）。

A. 192.168.2.0 255.255.255.128 192.168.1.1
B. 192.168.2.0 255.255.255.0 192.168.1.1
C. 192.168.2.0 255.255.255.128 192.168.1.2
D. 192.168.2.0 255.255.255.0 192.168.1.2

答案： D

解析： R2 后方有两个子网：

• 192.168.2.0/25；
• 192.168.2.128/25。

二者可以聚合为 192.168.2.0/24，对应子网掩码为 255.255.255.0。R1 到这两个子网都应先把分组交给 R2，R2 在共同网络 192.168.1.0/24 上的接口地址为 192.168.1.2，故下一跳是 192.168.1.2。

3. 【2012】下列关于 IP 路由器功能的描述中, 正确的是（ ）。 I. 运行路由协议，设置路由表 II. 监测到拥塞时,合理丢弃 IP 分组 III. 对收到的 IP 分组头进行差错校验, 确保传输的 IP 分组不丢失 IV. 根据收到的 IP 分组的目的 IP 地址，将其转发到合适的输出线路上

A. 仅 III、 IV
B. 仅 I、 II、 III
C. 仅 I、 II、 IV
D. I、 II、 III、 IV

答案： C

解析：

• I 正确：路由器运行路由协议并据此构建、维护路由表；
• II 正确：发生拥塞时，路由器可以按一定策略丢弃分组；
• III 错误：IPv4 路由器会校验首部，但 IP 提供的是尽力而为服务，不能保证分组不丢失；
• IV 正确：路由器依据目的 IP 地址查找路由表，并选择合适的输出接口。

故正确的是 I、II、IV。

4. 【2020】下图所示的网络中, 冲突域和广播域的个数分别是（ ）。

A. 2,2
B. 2,4
C. 4,2
D. 4,4

答案： C

解析： 集线器连接的所有结点共享同一个冲突域。图中共有 4 个集线器，因此形成 4 个冲突域。以太网交换机可以隔离冲突域，但不能隔离广播域；路由器能够隔离广播域。路由器左右两侧分别构成一个广播域，因此共有 2 个广播域。

故冲突域和广播域的个数分别为 4 和 2。

5. 【2021】某网络中的所有路由器均采用距离向量路由算法计算路由。若路由器 E 与邻居路由器 A, B, C 和 D 之间的直接链路距离分别是 8, 10, 12 和 6,且 E 收到邻居路由器的距离向量如下表所示,

目的网络	A 的距离向量	B 的距离向量	C 的距离向量	D 的距离向量
Net1	1	23	20	22
Net2	12	35	30	28
Net3	24	18	16	36
Net4	36	30	8	24

则路由器 E 更新后的到达目的网络 Net1 - Net4 的距离分别是（ ）。

A. 9,10,12,6
B. 9,10,28,20
C. 9,20,12,20
D. 9,20,28,20

答案： D

解析： 距离向量算法按 Bellman-Ford 公式更新：

$D_E(N)=\underset{V\in \{A,B,C,D\}}{\min }\{c(E,V)+D_V(N)\}$。

逐个计算：

• Net1：$\min \{8+1,10+23,12+20,6+22\}=9$；
• Net2：$\min \{8+12,10+35,12+30,6+28\}=20$；
• Net3：$\min \{8+24,10+18,12+16,6+36\}=28$；
• Net4：$\min \{8+36,10+30,12+8,6+24\}=20$。

所以更新后的距离依次为 9、20、28、20。

6. 【2019】某网络拓扑如下图所示, 其中 R 为路由器, 主机 H1 ~ H4 的 IP 地址配置以及 R 的各接口 IP 地址配置如下图所示。现有若干以太网交换机 (无 VLAN 功能) 和路由器两类网络互连设备可供选择。

请回答下列问题: (1) 设备 1、设备 2 和设备 3 分别应选择什么类型的网络设备？ (2) 设备 1、设备 2 和设备 3 中, 哪几个设备的接口需要配置 IP 地址? 为对应的接口配置正确的 IP 地址。 (3) 为确保主机 H1 ~ H4 能够访问 Internet, R 需要提供什么服务？ (4) 若主机 H3 发送一个目的地址为 192.168.1.127 的 IP 数据报, 网络中哪几个主机会接收该数据报?

答案：

（1）

• 设备 1：路由器；
• 设备 2：以太网交换机；
• 设备 3：以太网交换机。

（2）只有设备 1 的接口需要配置 IP 地址：

设备 1 接口	IP 地址
IF1	192.168.1.254/30
IF2	192.168.1.1/26
IF3	192.168.1.65/26

设备 2、设备 3 用于二层转发，其接口不需要配置 IP 地址。

（3）R 需要提供 NAT（网络地址转换）服务。

（4）只有主机 H4 会接收该 IP 数据报。

解析：

（1）H1、H2 的地址属于子网 192.168.1.0/26，H3、H4 的地址属于子网 192.168.1.64/26，R 与设备 1 之间的链路属于子网 192.168.1.252/30。设备 1 连接三个不同 IP 子网，必须具备网络层转发功能，因此应选择路由器。设备 2 和设备 3 各自只连接同一子网内的主机，应选择以太网交换机。

（2）设备 1 是路由器，其每个接口都必须拥有所在子网内的 IP 地址：

• IF1 所在 /30 子网为 192.168.1.252/30，可用主机地址只有 192.168.1.253 和 192.168.1.254。其中 .253 已由 R 使用，因此 IF1 配置为 192.168.1.254/30；
• H1、H2 的默认网关为 192.168.1.1，所以 IF2 配置为 192.168.1.1/26；
• H3、H4 的默认网关为 192.168.1.65，所以 IF3 配置为 192.168.1.65/26。

普通二层交换机根据 MAC 地址转发帧，其转发端口不要求配置 IP 地址。

（3）H1～H4 使用的是私有 IPv4 地址，不能直接在 Internet 中路由。R 的外网接口使用公网地址 101.1.2.10，因此 R 应通过 NAT（实际通常为 NAPT）把内部私有地址转换为公网地址。

（4）H3 的地址为 192.168.1.66/26，其所在子网为 192.168.1.64/26。该子网地址范围为 192.168.1.64～192.168.1.127，其中：

• 网络地址为 192.168.1.64；
• 广播地址为 192.168.1.127。

因此该数据报是发往 H3 所在子网的广播数据报。设备 3 会在本广播域内转发该广播，而设备 1 作为路由器不会将其转发到其他子网。按题目对接收主机的统计口径，除发送方 H3 外，只有同一子网中的 H4 接收该数据报。