计算机网络第六章网络层例题分析第二篇

5.2 IPv4协议的基本内容

例7 如果一个路由器收到一个IP分组的前8位是01000010，路由器丢弃了该分组，为什么？

分析：设计这个例题的目的是加深读者对IPv4报头结构和各个字段的理解。

（1）IPv4报头的结构如图所示。

（2）本题讨论的是前8位，即版本与报头长度。版本与报头长度字段均为4位。版本字段值为4,表示是IPv4协议；报头长度字段值是定义了以4字节为单位的报头长度。

答案：路由器接收到一个IP分组的前8位是01000010。

（1）第一个4位是0100，转换成十进制数为4，表示IPv4协议，没有错误。

（2）第二个4位是0010，转换为十进制数为2，表示报头长度为8（4×2）个字节，而IPv4的固定报头就是20个字节，因此该字段出现错误，应该丢弃。

例8 一个分组报头中报头长度（HLEN）字段值为（十六进制），而总长度字段值为。请问：该分组携带了多少个字节的数据？

分析：设计该例题的目的是检查读者对IPv4报头两个长度字段意义的理解。注意两个长度字段值定义的不同。

解：

（1）HLEN=，表示报头长度为4×5=20字节，等于IPv4固定报头的长度，表示没有报头选项。

（2）总长度字段值为，用十进制数表示为40。总长度字段值表示以字节为单位的分组长度，这点与报头长度（HLEN）字段值的意义不同。因此，该分组的数据长度等于40-20=20（字节）。

答案：该分组携带了20字节的数据。

例9 如果到达的分组的M位是1，分片的偏移值为0。这是第一个分片，还是最后一个分片，或者是中间的分片？

分析：设计该例题的目的是加深读者对于分组头中的标志（flag）字段与片偏移字段意义的理解。

解：到达的分组的M=1，表示该分组已经被分片。分片的偏移值为0，表示这个分片是第一个分片。

答案：第一个分片

例10 假设一个IP分组头部长度为20B，数据字段长度为2000B。分组从源主机到目的主机要经过2个网络。这两个网络允许通过的最大传输单元分别是1500B和576B。请问：该IP分组通过两个网络时，需要如何进行分片？

分析：设计该例题的目的是加深读者对IP分组在传输过程中分片的概念与方法的理解。

解：已知：IP分组头部长度为20B，数据字段长度为2000B。由于分组总长度都超过了两个网络的最大传输单元值，因此必须要分片。在分片过程中需要在每个分片的头部保留分组头部20B。

（1）经过第一个MTU = 1500B的网络，需要分为两个片。

P1 = 1480B + 20B =1500B

P2 = （2000B - 1480B） + 20B = 540B

（2）经过第二个MTU = 576B的网络，P1需要继续分片。

P1 - 1 = 556B + 20B = 576B

P1 - 2 = 556B + 20B = 576B

P1 - 3 = （1480 - 556 - 556）B + 20B = 388B

P2 = 540B < 576B，不需要分片。

答案：

（1）经过第一个网络时分为2个片，长度分别为：1500B、540B等

（2）经过第二个网络时分为4个片，长度分别为：576B、576B、与368B、540B

例11 用二进制方法计算如图所示的IP分组头部校验和。

 

分析：设计本例题的目的是加深读者对于校验和的作用与计算方法的理解。

（1）大多数TCP/IP都是采用校验和的方法来进行差错检验。IP分组头的头校验和的设置是为了保证分组头部的数据完整性。

（2）IP分组在分组头设置了头校验和，而没有对整个分组设置校验，其原因主要有两点：一是IP分组头之外的部分属于高层数据进行校验。二是IP分组头每经过一个路由器都要改变一次，但数据部分并不改变。在分组头中设置头校验和，只对变化部分进行校验是合理的。如果对整个分组进行校验，那么每次都需要对整个分组进行计算，势必要花费路由器大量的时间，使系统性能大大降低。

（3）计算校验和时首先是将分组头中“校验和”字段值置0，然后将整个分组头按16位进行划分，将各段相加之和取反得校验和。发送分组时，将校验和插入分组头的“校验和”字段中。

解：校验和计算过程如图所示。

这个例子中没有涉及高位溢出的情况。

答案：校验和为10001011 10110001