计算机网络-自顶向下方法 第四章课后习题答案（第七版）
复习题
R1.
数据报；
路由器根据分组的IP(第三层)地址转发分组。链路层交换机根据分组的MAC(第2层)地址转发分组。
R2.
数据平面主要功能是转发，将输入链路的数据报在路由器内部交付给输出链路。
控制平面的主要功能是路由选择，为数据报的传递规划一个路径。
R3.
路由和转发之间的关键区别在于，转发是路由器将数据包从输入接口传输到输出接口的本地操作，转发发生的时间很短(通常是几纳秒)，因此通常在硬件中实现。
路由是指网络范围内的过程，它来规划数据报从源到目的地的端到端路径。路由发生在更长的时间尺度上(通常是秒)，通常在软件中实现。
R4.
转发表在路由器中的作用是保存一系列<地址前缀，出口>，来指示到达的数据包将通过交换结构转发到哪个外向链路接口。
R5.
Internet网络层的服务模式是“尽最大努力交付”服务。在这种服务模型中，不能保证按发送包的顺序接收包，不能保证包的最终发送，不能保证端到端延迟，也不能保证最小带宽。
R6.
输入端口、交换结构和输出端口都是在硬件中实现的，因为它们的数据表处理功能对于软件实现来说太快了。
传统路由器内部的路由处理器使用软件来执行路由协议、维护路由表和附加的链路状态信息，以及计算路由器的转发表。此外，SDN路由器中的路由处理器也依赖软件与远程控制器通信，接收转发表条
目并将其安装到路由器的输入端口。
数据平面是由硬件实现的，主要负责路由器本地的分组传递。
控制平面是由软件实现的，负责计算路径，更新路由表等。
R7.
题目都说了，高速！
如果每次分组到达时，都计算一次路径（或联网获取路径规划），那么就得耗很长时间了。所以在网络拓扑结构没变化的情况下，缓存最新的转发表，能更快找到路径。
R8.
基于目标的转发意味着到达路由器的数据报将是仅基于数据报的最终目的地转发到输出接口。
通用转发意味着除了最终目的地之外，还有其他因素
当路由器决定输出时，也会考虑与数据报相关联的情况
例如，转发决策可以基于数据报的TCP/UDP源端口号或目的端口号，除了它的目的IP地址。
R9.
如果包的目的地址与转发表中的两个或多个条目匹配，路由器使用最长前缀匹配来确定包将被转发到哪个链路接口。也就是说，数据包将被转发到具有与数据包的目的地匹配的最长前缀的链路接口。
R10.
内存交换、总线交换、纵横式交换；
第一种是将输入端口接收到的分组复制到处理器内存中，并提取分组的目的地址，在转发表的帮助下找到适当的输出端口，并将该分组复制到输出端口的缓存中。
第二种是将输入端口和输出端口用总线连接起来，当分组到达输入端口时，会被加上一个特定的标识，所以的输出端口都可以收到这个分组的副本，但只有与标识匹配的输出端口才能保存分组。
第三种是将N个输入端口和N个输出端口通过2N条总线连接在一起，控制器控制交叉点的开闭来控制分组的转发路径。
只有纵横式交换能并行发送多个分组。
R11.
如果数据报到达的速率大于路由器的处理速率，则新的数据报会堆积在输入端口缓冲区，直到占满并发生丢包。
通过加快路由器的处理速率，直到大于等于N * 每条输入链路的到达速率（N为输入链路数），这样就保证能在下一波数据到达之前处理完当前一波的数据。
R12.
当大量数据报被处理并送往输出链路时，如果这个速率过快，大于转发速率，就会塞满输出链路缓冲区，并出现弃尾。不能防止。
R13.
HOL阻塞发生在输入端口。当输入端口中某个数据报因为其输出链路正在被使用而阻塞，导致其后的所有分组都必须等待（即使这些分组的输出链路正空闲）。
R14.
FIFO
R15.
例如，一个携带网络管理信息的包应该比常规用户流量获得优先级。另一个例子是，实时的ip语音包可能需要比非实时通信(如电子邮件)获得优先级。
R16.
使用RR，所有服务类都被平等地对待，即没有任何服务类具有高于任何其他服务类的优先级。使用WFQ，服务类被区别对待，即每个类可能在任何时间间隔内接收不同数量的服务。当WFQ的所有类具有相同的服务权重时，WFQ与RR相同。
R17.
IP数据报中的8位协议字段包含目标主机应该将段传递到哪个传输层协议的信息。
R18.
TTL（Time-to-live）
R19.
不。IP数据报首部校验和只计算IP数据包的首部字段的校验和，这些字段与IP数据报的传输层段部分（有效载荷）不共享公共字节。
R20.
当有效载荷大于最大传输单元（MTU）时，在目标主机中组装。
R21.
有，有它连接的接口数量的IP。
R22.
11011111 00000001 00000011 00011100 11011111 \ 00000001 \ 00000011 \ 00011100 11011111 00000001 00000011 00011100
R23.
略
R24.
8个接口，3个路由表。
R25.
TCP报头20字节，IP报头20字节，有效载荷一共40字节，每个数据报开销50%。
R26.
典型的无线路由器包括一个DHCP服务器。DHCP是用来分配IP地址到5个pc和路由器接口。是的，无线路由器也使用NAT，因为它只从ISP获得一个IP地址。
R27.
使用一个具有公共前缀的地址来汇聚许多的子网。
R28.
意味着能自动配置主机的IP地址，能使其连上网。
R29.
专用网络地址是多个局域网可以重复使用的，如常见的192.168.xxx.xxx
所以它不会在公共因特网中出现。
R30.
略
R31.
是的，因为整个IPv6数据报(包括头字段)封装在IPv4数据报的有效载荷中。
R32.
见R8
R33.
路由表只是记录了一系列的<地址前缀，出口>对。流表中记录了各种值，和动作。
R34.
“匹配+动作”意味着一个路由器或交换机试图找到一个匹配的头包一些条目的值在一个流表，然后根据匹配，路由器决定哪个接口(s)将数据包转发，甚至更多的包的操作。在基于目的地的转发包交换中，路由器只尝试寻找流表条目与到达包的目的IP地址之间的匹配，动作是决定包将被转发到哪个接口。对于SDN，可以匹配的字段有很多，例如IP源地址、TCP源端口、源MAC地址;还可以采取许多操作，例如转发、删除和修改字段值。
R35.
在OpenFlow 1.0通用转发中可以匹配的IP数据报中的三个头字段是IP源地址、TCP源端口和源MAC地址。不能匹配的三个字段是:TTL字段、数据报长度字段、头校验和(取决于TTL字段)。
习题
P1.
a)
| 目的地址 | 转发端口 |
|---|---|
| H3 | 3 |
b) 不能实现，因为转发表只是基于目的地址。
P2.
a) 不行。
b) 不行。
c) 不行，纵横式只有当输出端口不同时才能并行处理。
P3.
a) ( n − 1 ) D (n-1)D (n−1)D
b) ( n − 1 ) D (n-1)D (n−1)D
c) 0 0 0
P4.
最好情况是3个时隙。
时隙1：第一个轨道的X，第二个轨道的Y被并行处理
时隙2：第二个轨道的X，第三个轨道的Y被并行处理
时隙3：第三个轨道的Z被处理。
最坏的情况也是3个时隙。
P5.
a)
| 目的地址 | 转发端口 |
|---|---|
| 11100000 00/22 | 0 |
| 11100000 01000000/16 | 1 |
| 1110000/25 | 2 |
| 其他 | 3 |
b) 3；2；3
P6.
| 前缀匹配 | 接口 | 地址范围 | 地址数量 |
|---|---|---|---|
| 00 | 0 | 00000000 ~ 00111111 | 64 |
| 010 | 1 | 01000000 ~ 01011111 | 32 |
| 011 | 2 | 01100000 ~ 01111111 | 32 |
| 10 | 2 | 10000000 ~ 10111111 | 64 |
| 11 | 3 | 11000000 ~ 11111111 | 64 |
P7.
和上题一样，略
P8.
223.1.17.0/26
223.1.17.128/25
223.1.17.192/28
P9.
| 目的地址 | 转发端口 |
|---|---|
| 200.23.16/21 | 0 |
| 200.23.24/24 | 1 |
| 200.23.24/21 | 2 |
| 其他 | 3 |
P10.
| 目的地址 | 转发端口 |
|---|---|
| 224.0/10 | 0 |
| 224.64/16 | 1 |
| 224/8 | 2 |
| 其他 | 3 |
P11.
地址范围为：128.119.40.128 ~ 128.119.40.191
四个子网分别是：128.119.40.64/28, 128.119.40.80/28, 128.119.40.96/28, 128.119.40.112/28
P12.
a)
Subnet A: 214.97.255/24 (256 addresses)
Subnet B: 214.97.254.0/25 - 214.97.254.0/29 (128-8 = 120 addresses)
Subnet C: 214.97.254.128/25 (128 addresses)
Subnet D: 214.97.254.0/31 (2 addresses)
Subnet E: 214.97.254.2/31 (2 addresses)
Subnet F: 214.97.254.4/30 (4 addresses)
b) 略
P13.
略
P14.
700字节的MTU，除去20字节的IP首部，能装载680字节的数据。
2400字节的数据报，除去20字节的首部，有效载荷为2380字节。
所以能产生 ⌈ 2400 − 20 680 ⌉ = 4 \left\lceil\frac{2400-20}{680}\right\rceil=4 ⌈6802400−20⌉=4个分片。
每个碎片都有相同的422标识。除了最后一个片段之外，每个片段的大小都是700字节(包括IP头)，最后一个分片大小为360字节(包括IP报头)。4个片段的偏移量分别为0 85 170 255。前3个片段都有flag-1（指示分片未结束）;最后一个片段的标志是0（没有后续分片）。
P15.
数据报中含有TCP头和IP头，一共占40字节。所以一个数据报能带有1460字节的MP3数据。
共需要 [ 5 × 1 0 6 1460 ] = 3425 \left[\frac{5 \times 10^{6}}{1460}\right]=3425 [14605×106]=3425个数据报。
P16.
a) Home addresses: 192.168.1.1, 192.168.1.2, 192.168.1.3
b)
P17.
a) 可以通过连续的标识号来识别出这是一台计算机发出的。例如当前俘获的一堆标识号分别为：[100,101,250,102,251,252,700,701]，那么就有三个连续的标识号序列，分别为：[100,101,102], [250,251,252], [700,701]。可以确定该NAT路由器后面有3太主机。
b) 不行
P18.
设计这样一种技术是不可能的。为了在Arnold和Bernard之间建立直接的TCP连接，Arnold或Bob必须发起到另一个的连接。但是NATs覆盖Arnold和Bob drop SYN数据包到达从WAN的一边。因此，如果Arnold和Bob都处于NATs之后，那么它们都不能发起到对方的TCP连接。
P19.
P20.
P21.
P22.
