考研复试计算机网络面试题（二）—网络层

写作目的：为了应对考研复试中的面试，我整理了导师可能提问的地方，力求用口语化的语言描述出来。

这只是一部分，陆续还有计算机网络的其它章节，计算机网络的内容很多，我决定只整理数据链路层、网络层、传输层。

我的参考书是《计算机网络（谢希仁）》《王道计算机考研》，还有网上搜的。

思维导图在我的processon，正在完善。如果对你有帮助就打赏一下吧。

https://www.processon.com/view/link/5e8ca3430791292de87467d9

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目录

网络层功能有哪些？

什么是尽最大努力交付

距离-向量路由算法

链路状态路由算法

IP首部重要字段

描述IP数据报的分片

描述网络层分组转发流程

IP地址的特点

解释什么是IGP和EGP

描述NAT

描述ARP、dhcp、ICMP协议

在一个很大的网络中能否用交换机代替路由器

ip有分片功能，而广域网中的分组不用分片，为什么？

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网络层功能有哪些？

①异构网络互联。将不同的协议和不同的结构的网络通过路由器连接起来。通过IP进行通讯，屏蔽了细节异构网络的细节，看起来想在一个网络内一样。

②路由与转发。路由选择：从相邻的路由器获得关于整个网络的拓扑的变化情况，动态改变所选择的路由。分组转发：路由器根据转发表，将IP数据报从合适的分组转发出去。

③拥塞控制。通讯子网中，因出现过量分组而引起的网络性能下降称为拥塞。拥塞控制有两种：开环控制和闭环控制。开环控制，是设计前先将引起拥塞的因素考虑到，力求不产生拥塞，产生了拥塞就按照原计划处理。闭环控制，是一种动态的方法，在网络中检测拥塞，如果发生拥塞就把拥塞信息传到合适的地方去。

什么是尽最大努力交付

(1)不保证源主机发送出来的IP数据报一定无差错地交付到目的主机。

(2)不保证源主机发送出来的IP数据报都在某一规定的时间内交付到目的主机。

(3)不保证源主机发送出来的IP数据报一定按发送时的顺序交付到目的主机。

(4)不保证源主机发送出来的IP数据报不会重复交付到目的主机。

(5)不故意丢弃IP数据报。丢弃IP数据报的情况是：路由器检测出首部检验和有错误；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。

距离-向量路由算法

定期将整个路由表传送给与之相邻的结点，路由表包括每条路径的目的地和路径的代价。距离可以理解为代价，RIP将跳数作为代价。更新路由表的情况：①发现了新的路由信息。②发现了代价更小的路由路径。缺点是，很大的通信子网导致很大的更新报文。

链路状态路由算法

链路状态算法要求每个参与该算法的结点都有完整的网络拓扑信息。它执行两个任务：①主动测试相邻的结点状态；②定期将链路状态传播给其它路由结点。每当有链路状态报文到达时，路由结点便使用这些状态信息去更新自己的网络拓扑和状态视野图，利用的算法是迪杰斯特拉。算法的特点：①向本自治系统的所有结点发送信息。②发送的信息是与路由器相邻的所有路由器的连狙状态，也就是路由器知道的部分信息。③只有当链路状态发生变化时，路由器才向所有路由器发送此消息。优点：适用于较大规模的自制系统。

IP首部重要字段

标识、标志、片偏移、生存时间

标识：这个字段是为了让目标主机确定一个新到达的分段属于哪一个数据报（当一个数据报过大时会被分段传输，到达目标主机后在组合起来）。同一个数据报的所有段它们的标识相同。

标志：MF(more fragment），表示“更多段”,MF=1标识后面还有分片。第二位是DF（don’t fragment）标识“不分段”，当DF=0时才允许分片。

片偏移量：较长的分组在分片后，某片在原分组中的相对位置。片偏移以8个字节为单位，因此除了最后一个分片，其它的分片中的有效数据载荷都是8的倍数

生存时间TTL：数据报在网路中可通过的路由数的最大值。路由器在分组转发前，先把TTL减去1，如果TTL变成0，就把它丢弃。

描述IP数据报的分片

分片的原因:是因为一个数据链路层数据报能承载的最大数据量（MTU）有限制，不同的链路上MTU可能不同，如果IP数据报超过了MTU就要将其分片。

分片和组装：在发送方的主机和经过的路由器上都有可能发生分片，但是只有在目的主机上才能组装。

过程：创建一个IP数据报时给它加一个标识号，当经过路由器要分片时，分出的片都有相同的标识号。IP的首部还有标志位，除了最后一个分片外，其它的标识位MF=1,DF=0;最后一个分片，MF=0,DF=1。重组的时候，根据标识来区分IP数据报，根据片偏移来确定数据的原始位置。

描述网络层分组转发流程

1）从数据报的首部提取目的主机的IP地址D，得出目的网络地址为N。

2）若N就是于此路由直接相连的某个网络地址，则进行直接交付，不需要在经过其他的路由器，直接把数据报交付目的主机。

3）若路由表中有目的地址为D的特定主机路由，则把数据报传送给路由表中所指明的下一跳路由器；否则执行（4）

4）若路由表中有到达网络N的路由，则把数据报传送给路由表中所指明的下一跳路由；否则执行5）

5）若路由表中有一个默认路由，则把数据报传送给路由表中所指明的默认路由；否则，执行6）

6）报告转发分组出错。

IP地址的特点

1、所有的网络号是对等的。

2、每一个IP地址都有网络号+主机号两部分组成。

3、IP地址管理机构在分配IP地址时，只分配网络号，而剩下的主机号则由得到该网络号的单位自行分配。这样便于管理。

4、交换机是数据链路层上的设备，用它连接起来的主机仍然属于同一个网络。而不同局域网的主机由于网络号不同，必须通过路由器连接起来。

5、实际上一个IP地址用来标志一个主机或一个路由器或一条链路的接口。当一个主机同时连接到两个网络时(如：实验室的代理服务器)。该主机必须具有两个相应的IP地址，也就必须具备两块网卡。

解释什么是IGP和EGP

IGP内部网管协议，在一个自治系统内部使用的协议。

EGP外部网关协议，在两个不同的通讯系统之间通信的协议。

描述NAT

NAT是指通过专用网络地址转换为公用地址，从而对外隐藏内部管理的IP地址。它使得整个专网可以使用同一个全球IP与因特网连接，减少了IP地址消耗，也降低了网络内部收到攻击的风险。

描述ARP、dhcp、ICMP协议

地址解析协议，即ARP（Address Resolution Protocol），是根据IP地址获取物理地址的一个TCP/IP协议。

DHCP（动态主机配置协议）是一个局域网的网络协议。指的是由服务器控制一段lP地址范围，客户机登录服务器时就可以自动获得服务器分配的lP地址和子网掩码。它是应用层协议，基于UDP。

ICMP（Internet Control Message Protocol）Internet控制报文协议。它是TCP/IP协议簇的一个子协议，用于在IP主机、路由器之间传递控制消息。ICMP是IP层协议。

在一个很大的网络中能否用交换机代替路由器

不行，因为交换机无法连接异构网络，而路由器可以。

ip有分片功能，而广域网中的分组不用分片，为什么？

广域网中能够通过的分组最大长度是该广域网中所有结点事先知道的，源点不可能发送网络不支持的分组。因此没有必要在分片。ip数据报要经过许多网络，而源节点事先不知道这些网络所能通过的分组的最大长度，等数据报到达某个网络时，中间结点发现这个数据报太长了，就要分组。