【计算机网络】 “IPv4协议”典型例题

一、前言

接着上一次的博客，这次记录 “IPv4协议”部分的一个典型例题。

二、题目

1.如图所示网络。

请回答下列问题：
(1)主机在配置IP地址时，其正确的子网掩码和默认网关分别是多少？
(2)若路由器R在向互联网转发一个由主机192.168.1.5发送、ID=12345、length=500B、DF=1的IP分组时，则该IP分组首部的哪些字段会被修改？如何修改？
(3)若主机192.168.1.10向互联网ID=6789、length=1500B、DF=0的IP分组时，路由器需要将该IP分组分为几片（每片尽可能封装为最大片）？给出分片结果，包括每片的ID、DF、MF、length、offset的取值。

答案：

1)子网掩码：255.255.255.240，默认网关：192.168.1.1。

2)该IP分组首部的源IP地址、生存时间TTL和首部校验和字段会被修改，源IP地址192.168.1.5会被替换为130.11.22.3，生存时间TTL减1，首部校验和字段会重新计算。

3)路由器需要将该IP分组分为4片，分片结果如下：

第1片：{ID=6789，DF=0，MF=1，length=508，ffset=0}；

第2片：{ID=6789，DF=0，MF=1，length=508，ffset=61}；

第3片：{ID=6789，DF=0，MF=1，length=508，offset=122}；

第4片：{ID=6789，DF=0，MF=0，length=36，offset=183}。

解析：

1)由图中主机192.168.1.0/28， 得“/28”是主机的子网掩码，即32位子网掩码有28个1：
11111111.11111111.11111111.11110000 = 255.255.255.240。
默认网关即主机通过的第一个路由器接口的IP地址：192.168.1.1。

2)由图知，采用 NAT 技术，所以将私网地址192.168.1.5更换为公网地址130.11.22，数据报中的生存时间 TTL因跳步一个路由器减1，首部校验和字段因为跳步进行重新校验。

附上一篇写的很详细的NAT技术的博文：

https://blog.csdn.net/gui951753/article/details/79593307

3)由题意，

最大分片封装的数据 d =[（M - 20）/ 8 ] * 8 = [（1500 - 20）/ 8 ] * 8 = 488 （下取整）

需要的总片数 n = （L - 20 ）/ d = （1500 - 20 ）/ 488 = 4（上取整）
每片的总长度字段为
每片的片偏移字段取值为

得到结果：

第1片：{ID=6789，DF=0，MF=1，length=508，ffset=0}；

第2片：{ID=6789，DF=0，MF=1，length=508，ffset=61}；

第3片：{ID=6789，DF=0，MF=1，length=508，offset=122}；

第4片：{ID=6789，DF=0，MF=0，length=36，offset=183}。

IP分片格式格式（不确定）：

Identification | DF | MF | Length | Fragment Offset

( Identification:发送端发送的IP数据包标识字段都是一个唯一值，该值在分片时被复制到每个片中。DF:Don’t Fragment，"不分片"位，如果将这一比特置1，IP层将不对数据报进行分片。MF:More Fragment，“更多的片”，除了最后一片外，其他每个组成数据报的片都要把该比特置1。Length: 每片的总长度字段。Fragment Offset:该片偏移原始数据包开始处的位置。偏移的字节数是该值乘以8。）