计算机网络（四）—— 网络层（4、5）：IP数据报的发送和转发过程、静态路由配置及其可能产生的路由环路问题

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4. IP数据报的发送和转发过程

  IP数据报的发送和转发过程包含以下两部分：
   $\diamond$ 主机发送IP数据报
   $\diamond$ 路由器转发IP数据报

  ■ 主机发送IP数据报：
  判断目的主机是否与自己在同一个网络：若在同一个网络，则属于直接交付；若不在同一个网络，则属于间接交付，传输给主机所在网络的默认网关(路由器)，由默认网关帮忙转发。

  ■ 路由器转发IP数据报：
   1. 检查IP数据报首部是否出错：若出错，则直接丢弃该IP数据报并通告源主机；若没有出错，则进行转发。
   2. 根据IP数据报的目的地址在路由表中查找匹配的条目：若找到匹配的条目，则转发给条目中指示的下一跳；若找不到，则丢弃该IP数据报并通告源主机。

   例1： 下列网络设备中，能够抑制广播风暴的是( D )
        I 中继器  II 集线器 III 网桥 IV路由器
     A.仅I和II  B.仅I  C.仅III和IV  D.仅IV
      分析： 中继器和集线器工作在物理层，既不隔离冲突域也不隔离广播域。
        网桥和交换机(多端口网桥）工作在数据链路层，可以隔离冲突域，不能隔离广播域。
        路由器工作在网络层，既隔离冲突域，也隔离广播域。

   例2： 下列关于IP路由器概念的描述中，正确的是( C )
        I 运行路由协议，设置路由表
        II 监测到拥塞时，合理丢弃lP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、IV  C. 仅I、II、IV  D. I、II、III、IV
      分析： IP路由器工作在TCP/IP体系结构的网际层(或称IP层)，TCP/IP体系结构的网际层并不负责可靠传输，也就是不能确保传输的IP分组不丢失。
        IP路由器对收到的IP分组头进行差错校验，当发现错误时会丢弃该IP分组并向源主机发送ICMP差错报告报文(类型为参数错误)。
        综上所述，题目中的描述III是错误的，利用排除法可知选项C正确。题目中的其他描述都是正确的。

4.1 课后练习

  1. 源主机给目的主机发送IP数据报时，首先要( D )
    A. 获取默认网关的IP地址  B. 获取目的主机的MAC地址
    C. 判断默认网关与自己是否在同一网络  D. 判断目的主机与自己是否在同一网络
   分析： 源主机给目的主机发送IP数据报时，首先要判断目的主机与自己是否在同一网络。

  2. 路由器转发IP数据报的依据是( B )
    A. IP数据报的源IP地址和路由表中的路由记录
    B. IP数据报的目的IP地址和路由表中的路由记录
    C. IP数据报的源MAC地址和路由表中的路由记录
    D. IP数据报的目的MAC地址和路由表中的路由记录
   分析： 路由器转发IP数据报的依据是IP数据报的目的IP地址和路由表中的路由记录。

  3. 路由器收到目的IP地址为255.255.255.255的IP数据报，则路由器的操作是( A )
    A. 丢弃该IP数据报   B. 从所有接口转发该IP数据报
    C. 根据路由表中的记录从某个接口转发该IP数据报   D. 随机决定是否转发该IP数据报
   分析： 路由器收到目的IP地址为255.255.255.255的IP数据报，则路由器的操作是丢弃该IP数据报。
       受限的广播地址：255.255.255.255，该地址用于主机配置过程中IP数据报的目的地址。此时，主机可能还不知道它所在网络的网络掩码，甚至连它的IP地址也不知道。在任何情况下，路由器都不转发目的地址为受限的广播地址的数据报，这样的数据报仅出现在本地网络中。

5. 静态路由配置及其可能产生的路由环路问题

  ■ 静态路由配置是指用户或网络管理员使用路由器的相关命令给路由器人工配置路由表。
   $\diamond$ 这种人工配置方式简单、开销小。但不能及时适应网络状态（流量、拓扑等）的变化。
   $\diamond$ 一般只在小规模网络中采用。
  ■ 使用静态路由配置可能出现以下导致产生路由环路的错误
   $\diamond$ 配置错误
   $\diamond$ 聚合了不存在的网络
   $\diamond$ 网络故障
  ■ 路由条目的类型
   $\diamond$ 直连网络
   $\diamond$ 静态路由(人工配置)
   $\diamond$ 动态路由(路由选择协议)
  ■ 特殊的静态路由条目
   $\diamond$ 默认路由(目的网络为0.0.0.0，地址掩码为0.0.0.0)
   $\diamond$ 特定主机路由(目的网络为特定主机的IP地址，地址掩码为255.255.255.255)
   $\diamond$ 黑洞路由（下一跳为null0）

5.1 课后练习

  1. 以下不会产生路由环路的是( D )
    A. 路由配置错误  B. 路由条目聚合了不存在的网络
    C. 网络故障  D. IP数据报首部错误
   分析： 使用静态路由配置可能出现以下导致产生路由环路的错误：配置错误、聚合了不存在的网络、 网络故障。

  2. 若IP数据报的目的IP地址所在网络存在路由环路，则( C )
    A. IP数据报将在网络中永久兜圈  B. IP数据报最终可以到达目的主机
    C. IP数据报将在网络中有限次兜圈  D. IP数据报不会在网络中兜圈
   分析： 若IP数据报的目的IP地址所在网络存在路由环路，则IP数据报将在网络中有限次兜圈。

  3. 若给路由器的各接口正确配置IP地址和子网掩码，在不启用任何路由选择协议的情况下，路由器可以( A )
    A. 自动得出到达各直连网络的路由  B. 自动得出到达各非直连网络的路由
    C. 自动得出特定主机路由  D. 自动得出默认路由
   分析： 若给路由器的各接口正确配置IP地址和子网掩码，在不启用任何路由选择协议的情况下，路由器可以自动得出到达各直连网络的路由。

  4. 在给路由器配置默认路由时，目的网络地址和子网掩码分别是( A )
    A. 0.0.0.0  0.0.0.0  B. 0.0.0.0  255.255.255.255
    C. 255.255.255.255   0.0.0.0  D. 255.255.255.255  255.255.255.255
   分析： 在给路由器配置默认路由时，目的网络地址和子网掩码分别是0.0.0.0  0.0.0.0。

  5. 在给路由器配置某个特定主机路由时，目的网络地址和子网掩码分别是( B )
    A. 0.0.0.0  0.0.0.0  B. 特定主机的IP地址  255.255.255.255
    C. 特定主机的IP地址  0.0.0.0  D. 255.255.255.255  255.255.255.255
   分析： 在给路由器配置某个特定主机路由时，目的网络地址和子网掩码分别是特定主机的IP地址 255.255.255.255。