回答下列问题：
# 回答下列问题：
1）DHCP服务器可为主机 $2 \sim N$ 动态分配IP地址的最大范围是什么？主机2使用DHCP获取IP地址的过程中，发送的封装DHCP Discover报文的IP分组的源IP地址和目的IP地址分别是多少？
2）若主机 2 的 ARP 表为空，则该主机访问 Internet 时，发出的第一个以太网帧的目的 MAC 地址是什么？封装主机 2 发往 Internet 的 IP 分组的以太网帧的目的 MAC 地址是什么？
3）若主机1的子网掩码和默认网关分别配置为255.255.255.0和111.123.15.2，则该主机是否能访问WWW服务器？是否能访问Internet？请说明理由。
15. 【2018统考真题】某公司的网络如下图所示。IP地址空间192.168.1.0/24均分给销售部和技术部两个子网，并已分别为部分主机和路由器接口分配了IP地址，销售部子网的 $\mathrm{MTU} = 1500\mathrm{B}$，技术部子网的 $\mathrm{MTU} = 800\mathrm{B}$。
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第4章 网络层
163
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# 回答下列问题： 1）销售部子网的广播地址是什么？技术部子网的子网地址是什么？若每台主机仅分配一个IP地址，则技术部子网还可以连接多少台主机？ 2）假设主机192.168.1.1向主机192.168.1.208发送一个总长度为1500B的IP分组，IP分组的首部长度为20B，路由器在通过接口F1转发该IP分组时进行了分片。若分片时尽可能分为最大片，则一个最大IP分片封装数据的字节数是多少？至少需要分为几个分片？每个分片的片偏移量是多少？ 16. 【2020统考真题】某校园网有两个局域网，通过路由器R1、R2和R3互连后接入Internet，S1和S2为以太网交换机。局域网采用静态IP地址配置，路由器部分接口以及各主机的IP地址如下图所示。
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假设NAT转换表结构为 | 外网 | | 内网 | | | --- | --- | --- | --- | | IP地址 | 端口号 | IP地址 | 端口号 | | | | | | # 请回答下列问题： 1）为使H2和H3能够访问Web服务器（使用默认端口号），需要进行什么配置？ 2）若H2主动访问Web服务器时，将HTTP请求报文封装到IP数据报P中发送，则H2发送的P的源IP地址和目的IP地址分别是什么？经过R3转发后，P的源IP地址和目的IP地址分别是什么？经过R2转发后，P的源IP地址和目的IP地址分别是什么？ 17.【2022统考真题】某网络拓扑如下图所示，R为路由器，S为以太网交换机，AP是802.11接入点，路由器的E0接口和DHCP服务器的IP地址配置如图中所示；H1与H2属于同一个广播域，但不属于同一个冲突域；H2和H3属于同一个冲突域；H4和H5已经接入网络，并通过DHCP动态获取了IP地址。现有路由器、100Base-T以太网交换机和100Base-T集线器（Hub）三类设备各若干。 <!-- page: 176 --> 2027年计算机网络考研复习指导
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请回答下列问题。
1）设备1和设备2应该分别选择哪类设备？
2）若信号传播速度为 $2 \times 10^{8} \mathrm{~m/s}$，以太网最小帧长为64B，信号通过设备2时会产生额外的 $1.51 \mu \mathrm{s}$ 的时延，则H2与H3之间可以相距的最远距离是多少？
3）在H4通过DHCP动态获取IP地址过程中，H4首先发送了DHCP报文M，M是哪种DHCP报文？路由器E0接口能否收到封装M的以太网帧？S向DHCP服务器转发的封装M的以太网帧的目的MAC地址是什么？
4）若H4向H5发送一个IP分组P，则H5收到的封装P的802.11帧的地址1、地址2和地址3分别是什么？
18. 【2025统考真题】某公司在承建国家重大工程项目时，工程部需要较长时间驻扎在偏远山区，工程部网络需要连接公司总部网络。假设综合考虑方案的技术可行性、安全性与经济成本等因素后，决定租用我国自主建设的天通一号卫星通信链路，连接工程部网络的路由器R1和公司总部网络的路由器R2，如下图所示。S1和S2为千兆以太网交换机；TR1和TR2是卫星信号地面收发设备，实现全双工调制解调。天通一号卫星轨道高度是 $36000\mathrm{km}$，电磁波信号传播速度为 $300000\mathrm{km/s}$。租用的卫星链路为R1和R2之间提供对称全双工信道，每个方向的数据传输速率为 $200\mathrm{kb/s}$。
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请回答下列问题。
1）若忽略卫星信号中继以及TR1和TR2调制解调的时间开销，则R1到R2之间卫星链路的单向传播时延是多少？主机H向总部服务器传输数据时可以达到的最大吞吐量是多少？若忽略各层协议数据包的首部开销以及以太网内的传播时延，则主机H向总部服务器上传一个4000B大小的工程进度报告文件，至少需要多长时间？
2）现需要基于GBN滑动窗口协议为卫星链路设计单向可靠的数据链路层协议SLP，支持R1向R2发送数据，SLP数据帧长为1500B，忽略ACK帧长度。若要求SLP的单向信道利用率不低于 $80\%$ ，则SLP的发送窗口至少为多少？SLP帧的序号字段至少需要多少位？
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第4章 网络层
165
3）若公司总部为工程部网络分配的 IP 地址空间是 10.10.10.0/24，工程部进一步将该 IP 地址空间分配给 3 个子网，其中生活区子网可分配 IP 地址数不少于 120 个，作业区子网和管理区子网可分配 IP 地址数均不少于 60 个，且主机 H 已正确配置了 IP 地址，则作业区子网、管理区子网和生活区子网的子网地址分别是什么（给出 CIDR 形式）？
## 4.2.9 答案与解析
### 一、单项选择题
#### 01. C
TCP 和 UDP 是传输层协议，IP、ICMP、ARP、RARP（逆地址解析协议）是网络层协议。
#### 02. B
协议字段表示使用 IP 的上层协议，如值为 6 表示 TCP，值为 17 表示 UDP。版本字段表示 IP 的版本，值为 4 表示 IPv4，值为 6 表示 IPv6。
#### 03. C
在首部中有三个关于长度的标记：首部长度、总长度和片偏移，基本单位分别为 4B、1B 和 8B。IP 分组的首部长度必须是 4B 的整数倍，取值范围是 $5 \sim 15$ （默认值是 5）。因为 IP 分组的首部长度是可变的，所以首部长度字段必不可少。总长度字段给出 IP 分组的总长度，单位是字节，包括分组首部和数据部分的长度。数据部分的长度可以从总长度减去分组首部长度计算。
#### 04. B
检验和字段只检查 IP 数据报的首部，不包括数据部分，选项 A 错误。计算检验和的方法是：先把 IP 数据报的首部划分为许多 16 比特的序列，用反码算术运算把所有 16 比特相加后，将得到的和的反码写入检验和字段，选项 B 正确。IP 并不要求源主机重传有差错的 IP 数据报，保证无差错传输是由 TCP 完成的。另一方面，首部检验和只能检验 IP 数据报的首部是否出错，但不知道首部中的源地址字段是否出错，若源地址出现差错，则将差错报文传送到错误的地址是没有任何意义的，因此接收方的网络层发现检验和出错后，就丢弃该数据报，但不会发送差错报文，选项 C 错误。IP 数据报的检验和的计算不需要加入伪首部，伪首部用于计算 UDP 或 TCP 检验和，选项 D 错误。
#### 05. D
在数据链路层，MAC 地址用来标识主机或路由器，数据报到达具体的目的网络后，需要知道目的主机的 MAC 地址才能成功送达，因此需要将 IP 地址转换成对应的 MAC 地址，即物理地址。
#### 06. D
数据报被分片后，每个分片都将独立地传输到目的地，其间有可能会经过不同的路径，而最后在目的端主机分组才能被重组。
#### 07. A
在 IP 首部中，标识字段的用途是让目标机器确认一个新到达的分片是否属于同一个数据报，用于重组分片后的 IP 数据报。标志字段中的 DF 表示是否允许分片，MF 表示后面是否还有分片。片偏移则指出分组在分片后某片在原分组中的相对位置。
#### 08. D
片偏移标识该分片所携带数据在原始分组所携带数据中的相对位置，以 8B 为单位。
#### 09. D
片偏移以 8B 为偏移单位，它指出数据报在分片后，某片在原数据报中的相对位置。若片偏
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移值为 0，则表示该数据报片是原数据报的第 1 片，或者该数据报没有分片。若片偏移值为 100，则表示该数据报片的第 1 个字节是原数据报的第 800 个字节。
10. B
若分组长度超过 MTU，则当 $\mathrm{DF} = 1$ 时，丢弃该分组，并且要用 ICMP（终点不可达报文）向源主机报告差错；当 $\mathrm{DF} = 0$ 时，进行分片，$\mathrm{MF} = 1$ 表示后面还有分片。
11. C
片偏移、首部长度、总长度的单位分别为8B、4B、1B。片偏移值为100，表示该分片的数据部分的第1个字节的编号是800。分组的总长度为100B，首部长度为 $4\mathrm{B}\times 5 = 20\mathrm{B}$，所以数据部分的长度为80B。因此，该分片的数据部分的最后一个字节的编号是879。
12. B
对于选项A，132.19.237.5的前8位与132.0.0.0/8匹配。而B选项中，132.19.237.5的前11位与132.0.0.0/11匹配。C选项中，132.19.237.5的前22位与132.19.232.0/22不匹配。根据“最长前缀匹配原则”，该分组应该被转发到R2。选项D为默认路由，只有当前面的所有目的网络都不能和分组的目的IP地址匹配时才使用。
13. A
在分类的IP网络中，C类地址的前24位为网络位，后8位为主机位，主机位全“0”表示网络号，主机位全“1”表示广播地址，因此最多可以有 $2^{8}-2=254$ 台主机或路由器。
14. A
CIDR地址块86.32.0.0/12的网络前缀为12位，说明第2个字节的前4位在前缀中，第2个字节32的二进制形式为00100000。给出的4个地址的前8位均相同，而第2个字节的前4位分别是0010, 0100, 0100, 0100，所以本题答案为选项A。
15. A
10.255.255.255为A类地址，主机号全1，代表网络广播，为广播地址。192.168.24.59/30为CIDR地址，只有后面2位为主机号，而59用二进制表示为00111011，可知主机号全1，代表网络广播，为广播地址。224.105.5.211为D类多播地址。
16. D
所有形如 $127.xx.yy.zz$ 的IP地址，都作为保留地址，用于回路测试。
17. B
选项 A 是 C 类地址，掩码为 255.255.255.0，由此得知 A 地址的主机号为全 0（未使用 CIDR），因此不能作为主机地址。选项 C 是为回环测试保留的地址。选项 D 是语法错误的地址，不允许有 256。选项 B 为 A 类地址，其网络号是 110，主机号是 47.10.0。
18. C
$127.x.x.x$ 用于本地软件的环回测试，既可作为源 IP 地址，又可作为目的 IP 地址，选项 C 错误。0.0.0.0 可作为源 IP 地址，表示本网络上的本主机，通常作为 DHCP 客户的源 IP 地址。255.255.255.255 可作为目的 IP 地址，表示在本网络上进行广播（各路由器均不转发）。网络号为特定网络，主机号为全 1 的目的 IP 地址表示直接广播地址，可对特定网络上的所有主机进行广播。
19. C
因为 $240_{10} = 11110000_{2}$，所以共有12比特位用于主机地址，且主机位全0和全1不能使用，所以最多可以有的主机数为 $2^{12}-2=4094$。
20. A
在Internet中，IP数据报从源节点到目的节点可能需要经过多个网络和路由器。当一个路由器
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第4章 网络层
167
接收到一个 IP 数据报时，路由器根据 IP 数据报首部的目的 IP 地址进行路由选择，并不改变源 IP 地址的取值。即使 IP 数据报被分片，原 IP 数据报的源 IP 地址和目的 IP 地址也将复制到每个分片的首部，因此在整个传输过程中，IP 数据报首部的源 IP 地址和目的 IP 地址都不发生变化。
21. C
划分子网可以增加子网的数量（把一个大的网络划分成许多小的网络，这是子网划分的结果，并不是目的），子网之间的数据传输需要通过路由器进行，因此减少了广播域的大小，提高了网络的效率和安全性。划分子网后，因为各子网中主机号全 0 和全 1 的地址不能使用，所以会减少总的主机数量，但划分子网提高了 IP 地址的利用率。
22. A
由题可知，主机号有 5 位，若主机号只占 1 位，则没有有效的 IP 地址可供分配（除去 0 和 1），因此最少 2 位表示主机号，还剩 3 位表示子网号，所以最多可以分成 8 个子网。而当 5 位都表示主机数，即只有 1 个子网时，每个子网最多具有 30 个有效的 IP 地址（除去全 0 和全 1）。
23. C
在网络中，允许一台主机有两个或两个以上的 IP 地址，若一台主机有两个或两个以上 IP 地址，则说明这台主机属于两个或两个以上的网络。IP 地址 192.168.11.25 属于 C 类 IP 地址，所以与 A、B 和 D 属于同一个网络；只有 C 的网络号不同，表明它属于不同的网络。
24. A
CIDR 可以更合理地分配 IP 地址空间，缓解 IP 地址消耗的速度，但无法彻底解决 IP 地址耗尽的问题。CIDR 通过路由聚合可减少路由表数量，从而减少路由器之间的信息交换，提高了网络性能。把大的网络划分成小的子网，这是 CIDR 划分子网的结果，并不是作用。
25. D
CIDR 表示法是一种用斜线“/”后面加上网络前缀所占的位数来表示 IP 地址的方法。网络前缀所占的位数是网络号部分，剩下的位数是主机号部分。所在地址块包含的地址数是 $2^{10} = 1024$。令主机号全为 0，所以 126.166.66.99/22 所在地址块的第一个地址是 126.166.64.0。
26. B
200.15.10.7 的最后一个字节展开成二进制为 0000 0111，该地址是 200.15.10.6/29 所在地址块的广播地址，不能使用。若将默认网关设置为广播地址，则导致无法识别网关，而被当作一个广播目标，导致分组无法正确地转发给其他网络，而被分发给本网络上的所有主机。
27. D、A
CIDR 地址由网络前缀和主机号两部分组成，CIDR 将网络前缀都相同的连续 IP 地址组成“CIDR 地址块”。网络前缀的长度为 20 位，主机号为 12 位，因此 192.168.0.0/20 地址块中的地址数为 $2^{12}$ 个。其中，当主机号为全 0 时，取最小地址 192.168.0.0。当主机号全为 1 时，取最大地址 192.168.15.255。注意，这里并不是指可分配的主机地址。
对于 192.16.0.19/28，表示子网掩码为 255.255.255.240。IP 地址 192.16.0.19 与 IP 地址 192.16.0.17 所对应的前 28 位数相同，都是 11000000 00010000 00000000 0001，所以 IP 地址 192.16.0.17 是子网 192.16.0.19/28 的一台主机地址。注意，主机号全 0 和全 1 的地址不使用。
28. B
为每个 IP 分组设定生存时间（TTL），每经过一个路由器，TTL 减 1，TTL 为 0 时，路由器就不再转发该分组。因此可以避免分组在网络中无限循环下去。
29. C
互联网的路由器对目的地址是私有地址的 IP 数据报一律不进行转发。有 3 个私有地址段：
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10.0.0.0/8，即 $10.0.0.0 \sim 10.255.255.255$，相当于1个A类网络。
172.16.0.0/12，即 $172.16.0.0 \sim 172.31.255.255$，相当于16个连续的B类网络。
192.168.0.0/16，即 $192.168.0.0 \sim 192.168.255.255$，相当于256个连续的C类网络。
所以只有选项C是内部地址，不允许出现在互联网（公网）上。
## 30. D
最初设计的分类IP地址，因为每类地址所能连接的主机数大大超过一般单位的需求量，所以造成了IP地址的浪费。划分子网通过从网络的主机号借用若干比特作为子网号，从而使原来较大规模的网络细分为几个规模较小的网络，提高了IP地址的利用率。
与划分子网相比，CIDR是一种更灵活的手段，它消除了A、B、C类地址及划分子网的概念。使用各种长度的网络前缀来代替分类地址中的网络号和子网号，将网络前缀都相同的IP地址组成“CIDR地址块”。网络前缀越短，地址块越大。互联网服务提供者再根据客户的具体情况，分配合适大小的CIDR地址块，从而更加有效地利用IPv4的地址空间。
采用网络地址转换（NAT），可以使一些使用本地地址的专用网连接到互联网上，进而使得一些机构的内部主机可以使用专用地址，只需给该机构分配一个IP地址即可，并且这些专用地址是可重用的——其他机构也可使用，所以大大节省了IP地址的消耗。
尽管以上三种方法可以在一定阶段内有效缓解IP地址耗尽的危机，但无论是从计算机本身发展来看还是从互联网的规模和传输速率来看，现在的IPv4地址已很不适用，所以治本的方法还是使用128比特编址的IPv6地址。
## 31. B
当路由器准备将 IP 分组发送到网络上，而该网络又无法将整个分组一次发送时，路由器必须将该分组分片，使其长度能满足这一网络对分组长度的限制。IP 分片可以独立地通过各个路径发送，而且在传输过程中仍然存在分片的可能（不同网络的 MTU 可能不同），因此不能由中间路由器进行重组。分片后的 IP 分组直至到达目的主机后才能汇集在一起，并且甚至不一定以原先的次序到达。这样，进行接收的主机都要求支持重组能力。
## 32. C
“/29”表明前29位是网络号，4个选项的前3个字节均相同。A中第4个字节120为01111000，前5位为01111；B中第4个字节64为01000000，前5位为01000；C中第4个字节96为01100000，前4位为0110；D中第4个字节104为01101000，前5位为01101。因为已经分配的子网74.178.247.96/29的第4个字节的前5位为01100，这与C中第4个字节的前4位重叠，所以C中的网络前缀不能再分配给其他子网。
## 33. D
本题实际上就是要求找一个子网掩码，使得A和B的IP地址与该子网掩码逐位“与”之后得到相同的结果。选项D与A、B相“与”的结果均为216.0.0.0。
## 34. B
未进行子网划分时，B类地址有16位作为主机位。因为共需要划分51个子网， $2^{5} < 51 < 2^{6}$ ，所以需要从主机位划出6位作为子网号，剩下的10位可容纳的主机数为 $1022(2^{10} - 2)$ 台主机，满足题目要求。因此子网掩码为255.255.252.0。
## 35. A
4条路由的前24位（3个字节）为网络前缀，前2个字节都一样，因此只需要比较第3个字节即可， $129 = 10000001$ ， $130 = 10000010$ ， $132 = 10000100$ ， $133 = 10000101$ 。前5位是完全相同的，因此聚合后的网络的掩码中，1的数量应该是 $8 + 8 + 5 = 21$ ，聚合后的网络的第3个字节应该
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第4章 网络层
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是 $10000000 = 128$，因此答案为 $172.18.128.0/21$。
36. C
选项 A 与 $192.168.6.192/26$ 不重叠，聚合后的地址块为 $192.168.6.0/24$，聚合后的地址块会引入多余地址。选项 B 与 $192.168.6.192/26$ 不重叠，聚合后的地址块为 $192.168.6.0/24$，聚合后的地址块会引入多余地址；选项 C 与 $192.168.6.192/26$ 不重叠，聚合后的地址块为 $192.168.6.128/25$，聚合后的地址块未引入多余地址；选项 D 在 $192.168.6.192/26$ 内，有重叠。
37. A
在一条点对点链路中，只需要两个主机 IP 地址、一个网络地址和一个广播地址的 4 种组合，主机号只需 2 位，因此子网掩码应指定为 255.255.255.252 或用 CIDR 表示为“/30”。
注意，在新标准中，该题设的子网掩码可指定为 255.255.255.254，或用 CIDR 表示为“/31”。
38. B
本题中，某主机不能正常通信意味着它与其他三台主机不在同一个子网，只需判断哪个选项和其他选项不在同一个子网即可。子网掩码为 255.255.255.224 表示前 27 位是网络号，可以看出选项 B 属于子网 202.3.1.64/27，其他三项属于子网 202.3.1.32/27。或者，后 5 位是主机号，前 3 个子网的地址范围为 202.3.1.1～30,33～62,65～94（排除全 0 或全 1），据此也能选出答案。
39. D
由子网掩码 255.255.192.0，可知网络号占 18 位，主机号占 14 位，置 166.66.66.66 的后 14 位主机号为全 1，目的 IP 地址为 166.66.127.255。
40. C
类似于哈夫曼编码的思想，可用高度为 32 的满二叉树来表示整个 IP 地址空间，因此每个分支节点都可表示成一个地址块，该分支节点下的所有叶节点的编码都是属于该地址块的 IP 地址。下图是以地址块“/24”为根的二叉树表示，为了简洁，图中省略了共同前缀 192.168.1。
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本题要求找出 3 个子网与题中的子网构成一个更大的网络，对应到二叉树中，需满足两个条件：① 4 个子网的地址空间互不重叠，即 4 个分支节点不存在任何祖先或双亲关系；② 4 个子网刚好能构成一个新的地址空间，即存在一个节点刚好能覆盖这 4 个节点下的所有子孙。现结合选项分析：选项 A、D 和 110/27 可与题中子网聚合成/24 网络；选项 B、00/26、11/26 可与题中子网聚合成/24 网络；选项 C 若要与题中子网聚合成一个更大的网络，则至少还需要 00/26、010/27、11/26，共 5 个子网，与题意不符。注意，上述对子网号的分析都是用二进制表示的。 41. A IP 数据报的首部既有源 IP 地址，又有目的 IP 地址，但在通信中，路由器只会根据目的 IP 地址进行路由选择。IP 数据报在通信过程中，首部的源 IP 地址和目的 IP 地址在经过路由器时不会发生改变。ARP 广播只在子网中传播，因为相互通信的主机不在同一个子网内，所以不可以直接通过 ARP 广播得到目的站的硬件地址。硬件地址只具有本地意义，因此每当路由器将 IP 数据报转发到一个具体的网络时，都需要重新封装源硬件地址和目的硬件地址。 <!-- page: 182 --> 2027年计算机网络考研复习指导