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简要回答与TCP/IP协议相关的下列问题,将解答填入答题纸对应栏内。

图3-1 IP包头定义

【问题1】(2分)
图3-1列出的IP包头定义中,有哪些字段与IP包分片相关?
 
【问题2】(2分)
IP包头中设置TTL字段(Time to live)的目的是什么?
 
【问题3】(4分)
一个IP包头的前20字节(每字节用两个十六进制数字描述)顺序20 3c 51 d3 6b 6d 74 10 ec 01 d3 ab 6a 78 85 24 c0 a8 00 76,按照IP包头定义,写出该IP包的源地址和目的地址。源地址和目的地址中,哪个属于C类地址。
 
【问题4】(3分)
IPv4的基本包头长度为多少字节?IPv6的地址长度为多少比特?未来IPv6骨干路由器的路由表比现今的IPv4路由表要大,这种说法对吗?
 
【问题5】(3分)
当路由器因缓冲资源耗尽被迫丢弃IP包时,路由器可以向源端发送源抑制报文,这个报文的数据格式由哪个协议定义?
 
【问题6】(3分)
简述ARP协议的基本功能。
 
【问题7】(3分)
简述DNS的基本功能。

参考答案:

【问题1】(2分)
标识字段(identification)、标志字段(Flags)、片偏移字段(Fragment offset)。
 
【问题2】(2分)
TTL的目的是防止无法交付数据报在因特网上兜圈子,白白消耗网络资源。
 
【问题3】(4分)
源地址:6a 78 85 24(106.120.133.36)。
目的地址:c0 a8 00 76(192.168.0.118)。
目的地址
 
【问题4】(3分)
20字节。
128比特。
不正确。
 
【问题5】(3分)
ICMP协议
 
【问题6】(3分)
将IP地址转变为MAC地址。
 
【问题7】(3分)
将域名转化为IP地址。

详细解析:

【问题1】(2分)【问题2】(2分)
IP协议的数据报格式如图3-2所示。

图3-2  IP数据报格式

一个IP数据报时由首部和数据两部分所组成的。首部的前一部分为固定长度,共20字节。是所有IP数据报都必须具有的。
(1)版本
版本占4位,指的是IP协议的版本。目前广泛使用的IP协议版本号为4。
(2)首部长度
首部长度占4位,可表示的最大十进制数值为15。因此首部长度的最大值是15个4字节长的字,即60字节。当IP分组的首部长度不是4字节的整数倍的时候,必须利用最后的填充字段加以填充;典型的IP数据报不使用首部中的选项,因此典型的IP数据报首部长度是20字节。
(3)区分服务
区分服务占8位,用来获得更好的服务。这个字段在旧标准中叫做服务类型,但实际上一直没有使用过。
(4)总长度
总长度指首部和数据之和的长度,单位为字节。总长度字段为16位,因此数据报的最大长度216-1=65535字节。
在IP层下面的每一种数据链路层都有其自己的帧格式,其中包括帧格式中的数据字段的最大长度。这称为最大传送单元MTU,当一个IP数据报封装成链路层的帧时,此数据报的总长度一定不能超过下面的数据链路层的MTU值。当数据报长度超过网络所容许的最大传送单元MTU时,就必须把过长的数据报进行分片后才能在网络上传送。这时,数据报首部中的“总长度”字段不是指未分片前的数据报长度,而是指分片后的每一片的首部长度与数据长度的总和。
(5)标识
标识占16位。IP软件在存储器中维持一个计数器,每产生一个数据报,计数器就加1,并将此值赋予标识字段。但这个“标识”并不是序号,因为IP是无连接服务,数据报不存在按序接收的问题。当数据报长度超过MTU时就必须分片,这个标识字段的值就被复制到所有的数据报片后的表示字段中。相同的标识字段的值使分片后的各数据报片最后能正确地重装成为原来的数据报。
(6)标志
标志占3位,但目前只有两位有意义。
标志字段中的最低位记为MF。MF=1表示后面“还有分片”的数据报。MF=0表示这已是若干数据报片中的最后一个。
标志字段中间的一位记为DF,意思是“不能分片”。只有当DF=0时,才允许分片。
(7)片偏移
片偏移占13位。较长的分组在分片后,某片在原分组中的相对位置。相对于用户数据字段的起点,该片从何处开始。片偏移以8个字节为偏移单位。这就是说,每个分片的长度一定是8字节的整数倍。
(8)生存时间
生存时间占8位,生存时间字段常用的英文缩写为TTL。表明数据报在网络中的寿命。由发出数据报的源点设置这个字段。其目的是防止无法交付数据报在因特网上兜圈子,白白消耗网络资源。最初的设计以秒为TTL的单位,每经过一个路由器,就把TTL减去数据报在路由器所消耗掉得一段时间。若数据报在路由器消耗的时间小于1秒,就把TTL减去1。减至为0时,就丢弃这个数据报。
随着技术的进步,路由器处理数据报的时间不断缩短,一般都远远小于1秒钟,,后来就把TTL字段的功能改为“跳数限制”。路由器在转发数据报之前就把TTL值减1。若TTL值减小到零,就丢弃这个数据报,不再转发。因此,现在TTL的单位不再是秒,而是跳数。TTL的意义是指明数据报在因特网至多可经过多少个路由器。数据报在网络中能经过的路由器的最大数值是255。若TTL的值为1,就代表这个数据报只能在本局域网中进行传输。因为这个数据报一传送到局域网的某个路由器,在转发前就将TTL值减小到0,因此这个数据报就会被路由器丢弃。
(9)协议
协议占8位,协议字段指出此数据报携带的数据是使用何种协议,以便使目的主机的IP层知道应将数据部分上交给哪个处理过程。
(10)首部校验和
首部校验和占16位。这个字段只检验数据报的首部,但不包括数据部分。
(11)源地址
源地址占32位,指的是发送方的地址。
(12)目的地址
目的地址占32位,指的是接收方的地址。

【问题3】(4分)
源地址和目的地址为IP包头的最后2个字段,分别占32位,4字节。
所以源地址为:6a 78 85 24。
目的地址为:c0 a8 00 76。属于C类。

【问题4】(3分)
IPv6地址长度为128位,可提供远大于IPv4的地址空间和网络前缀,因此可以方便地进行网络的层次化部署。同一组织机构在其网络中可以只使用一个前缀。对于ISP,则可获得更大的地址空间。这样ISP可以把所有客户聚合形成一个前缀并发布出去。分层聚合使全局路由表项数量很少,转发效率更高。

【问题5】(3分)
ICMP协议(Internet Control Message Protocol)通常被认为是网络互联层的协议,更确切地说,是工作在IP协议之上又不属于传输层的协议。
为了能够更加有效的转发IP数据报和提高交付成功的机会,在网络层使用了网际控制报文协议ICMP,ICMP协议作为IP数据报中的数据,封装在IP数据包中发送。
ICMP报文种类分为ICMP差错报告报文和ICMP询问报文。ICMP差错报告报文又分为终点不可达、源站抑制、时间超过、参数问题、改变路由等。而常见的ICMP询问报文有回送请求报文和ICMP时间戳请求两种。

【问题6】(3分)
在实际应用当中,我们会经常遇到这样的问题,已经知道一个主机的IP地址,需要找出其对应的物理地址。或者反过来,已经知道了物理地址,需要找出相应的IP地址。在互联网中,IP地址能够屏蔽各个物理网络地址的差异,为上层用户提供“统一”的地址形式。但是这种“统一”是通过在物理网络上覆盖一层IP软件实现的,互联网并不对物理地址做任何修改。高层软件通过IP地址来指定源地址和目的地址,而低层的物理网络则通过物理地址来发送和接收信息。将IP地址映射到物理地址的实现方法有多种,每种网络都可以根据自身的特点选择适合于自己的映射方法。地址解析协议ARP是以太网经常使用的映射方法,它充分利用了以太网的广播能力,将IP地址与物理地址进行动态绑定。

【问题7】(3分)
域名系统DNS(Domain Name System)是因特网使用的命名系统,用来把便于人们使用的机器名字转换为IP地址。

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