第四章网络层习题

问题1

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解析

结合题目和图片可以看出来，192.168.1.0这个子网被分为了4块: 局域网1~4。
局域网4已经给出了，其无类地址为192.168.1.0/25，其中子网地址为192.168.1.0，前缀为25。由于前缀为25，也即网络号加子网号为25位，那么主机号剩下32-25=7位，因此可区分的主机数量为128台。由于子网地址为192.168.1.0，那么总IP地址范围为192.168.1.0-192.168.1.127，其中192.168.1.0为网络地址，192.168.1.127为广播地址，因此可分配IP地址范围为192.168.1.1-192.168.1.126。
总子网为192.168.1.0/24，由于前缀为24位，因此总子网中可区分主机数量为256台。局域网4已经占去128台，因此"剩余"128台。根据题干要求，并且分配地址要满足2的整数幂，因此应该给局域网1分配64台主机的子网，给局域网2、3分配32台主机的子网。
因此局域网1的主机号占6位，那么前缀为26；局域网2、3的主机号占5位，那么前缀为27。而子网地址实际上就是子网中排第一个的IP地址，可以给局域网1分配子网地址为192.168.1.128，给局域网2分配子网地址为192.168.1.192，给局域网3分配子网地址为192.168.1.224。
至此，本题做完，答案如下:
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问题2

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注意，要区分清楚目的IP地址、目的网络和子网地址。所谓目的IP地址，就是某个主机的地址。子网地址是该主机所在的小子网的地址 (子网地址可以代表该子网中的所有主机)。目的网络这个概念出现在路由器的转发表中，实际上，目的网络这一项填的就是子网地址，所以目的网络就是子网地址。根据子网掩码的相关知识可以知道，目的IP地址与子网掩码按位与之后的结果就是子网地址 (当然，子网掩码为0的后半部分应该直接忽略掉，不参与按位与运算，而后半部分对应的那几位，应该在结果中直接写0)。
还要讲一件重要的事情，形如a.b.c.d/x形式的地址，后面的x代表的是子网掩码中1的位数，而a.b.c.d可能有两种不同的含义。第一种是，a.b.c.d代表子网地址(目的网络)；第二种是a.b.c.d代表目的IP地址，是某个主机的具体IP地址。那么在实际应用中，形如a.b.c.d/x的地址到底指的是上述两种含义中的哪一种，还要根据情况具体判断。
例如，上一题中提到的“局域网4的无类地址为192.168.1.0/25”，这里的192.168.1.0就是子网地址。
又例如，下图中R2的E0: 201.18.3.126/25，这里的201.18.3.126就是“目的IP地址”。
局域网1-4的子网地址 (目的网络) 我们已经得到了，不用再使用按位与的方法算了。
重点关注一下R2的E0: 201.18.3.126/25，这里的201.18.3.126实际上是“目的IP地址”，把目的IP地址和子网掩码按位与就可以算出子网地址，即目的网络，算出来是192.168.3.0。
对于DNS服务器，只是一个单独的主机，没有子网，那么就只能在“目的网络”里填上主机的IP地址，这算是一个特殊情况。
至此，本题做完，答案如下:
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问题3

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局域网1地址: 192.168.1.128/26，局域网2地址: 192.168.1.192/27，局域网3地址: 192.168.1.224/27，局域网4地址: 192.168.1.0/25。可区分主机数分别为 $2^{6}$ ， $2^{5}$ ， $2^{5}$ ， $2^{7}$ ，加在一起刚好 $2^{8}$ ，应该使用8位主机号，因此前缀为24。综上所述，基于路由聚集的局域网1~4的路由为192.168.1.0/24。
至此，本题做完，答案如下:
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问题4

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答案如下:
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问题5

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问题6

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原始子网后缀为20，可区分主机数为 $2^{12}=4096$
在划分子网时，需要从主机号中拿出n为作为子网号，那么n应该取多大呢？
在对原始子网进行第一次划分时，如果取2位主机号作为子网号的话，就划分出了4个子网，再对这4个子网中的某一个进行划分的话，就会出现至少6个子网，不合题意。
在对原始子网进行第一次划分时，如果取3位主机号作为子网号的话，就划分出了8个子网，不合题意。n更大的时候更不会符合题意。
因此，在对原始子网进行第一次划分时，只能取1位主机号作为子网号，把子网划分成2个子网 (大小均为2048)。然后再对其中某一个子网取2位主机号作为子网号，即分为4个小子网，至此，共5个子网。那么每一个小子网大小为256，再减去2，则可分配IP地址数为254。
或者，在对原始子网进行第一次划分时，取1位主机号作为子网号，把子网划分成2个子网 (大小均为2048)。然后再对其中某一个子网取1位主机号作为子网号，再分为2个小子网 (大小均为1024)。然后再对其中某一个子网取1位主机号作为子网号，再分为2个小子网 (大小均为512)。然后再对其中某一个子网取1位主机号作为子网号，再分为2个小子网 (大小均为256)，至此，共5个子网。那么每一个小子网大小为256，再减去2，则可分配IP地址数为254。
答案如下:
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问题7

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(1) 202.118.1.0/24 整个地址空间共有IP地址256个，去除网络地址和广播地址，还有254个可分配可使用的IP地址，即 202.118.1.1 到 202.118.1.254。由于题中要求给每个局域网分配不少于120个IP地址，两个局域网就要240个IP地址，而一共只有254个IP地址，因此只能把 202.118.1.0/24 分配为2个子网 (而不可能分配为4个子网，用2个闲2个)。由于 202.118.1.0/24 后8个比特位为主机号，因此可以用这8个比特位中的最高位来划分子网。
答案如下:
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(2) 路由器R1到达局域网1、2的路由是不需要下一跳路由器的，直接就可以到达。图中域名服务器是一个主机，实际上也可以把主机看作一个极特殊的网络，特殊之处在于前32位全部都是前缀。剩下的就是R1到互联网的路由，除了往局域网1、2、域名服务器送的数据外，其他数据都应该送往互联网，因此在R1到达互联网的路由时就可以描述为缺省路由，也即当一个路由表中其他表项都匹配不成功时，就应该往缺省路由送，缺省路由 (默认路由) 的IP地址和子网掩码都是全0。
答案如下:
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(3) 路由聚合的基本原则是，被聚合的几个子网地址应该是连续的，并且它们的下一跳和接口是相同的。在本题中，局域网1、2的地址是连续的，并且它们在R2路由器转发表里的下一跳都是 202.118.2.1 (R1路由器)，接口都是L0，符合路由聚合的条件。
答案如下:
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