【计算机网络】期末考试预习复习|中

Kkkika

已于 2024-12-18 09:20:24 修改

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分类专栏：课程学习分享2024 文章标签：计算机网络网络智能路由器

于 2024-12-17 15:18:22 首次发布

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/m0_73972962/article/details/144534039

作业讲解

转发器、网桥、路由器和网关(4-6)

作为中间设备，转发器、网桥、路由器和网关有何区别？

(1) 物理层使用的中间设备叫做转发器(repeater)。

(2) 数据链路层使用的中间设备叫做网桥或桥接器(bridge)。

(3) 网络层使用的中间设备叫做路由器(router)。

(4) 在网络层以上使用的中间设备叫做网关(gateway)。用网关连接两个不兼容的系统需要在高层进行协议的转换。

在计算机网络中，转发器、网桥、路由器和网关都是用于连接网络的中间设备，但它们在网络模型中的作用和工作层次有所不同：

转发器（Repeater）：

工作在物理层（OSI模型的第一层）。

主要功能是放大和再生信号，以延长网络的物理范围。

不涉及数据的智能处理，只是简单地复制信号。

网桥（Bridge）：

工作在数据链路层（OSI模型的第二层）。

根据MAC地址来转发帧。

可以连接两个或多个网络段，形成单一的广播域。

通过学习MAC地址来构建转发表，以决定数据帧的转发路径。

路由器（Router）：

工作在网络层（OSI模型的第三层）。

根据IP地址来转发数据包。

连接不同的网络，形成多个广播域。

使用路由表来决定数据包的转发路径，可以进行网络地址转换（NAT）。

网关（Gateway）：

工作在网络层以上，通常是应用层（OSI模型的第七层）。

用于连接两个不兼容的网络或系统。

需要在高层进行协议的转换，以实现不同协议之间的通信。

可以提供翻译、协议转换和安全等功能。

IP地址与硬件地址（4-11）

试说明IP地址与硬件地址的区别。为什么要使用这两种不同的地址？

从层次的角度看，物理地址是数据链路层和物理层使用的地址，而IP地址是网络层和以上各层使用的地址，是一种逻辑地址（称IP地址是逻辑地址是因为IP地址是用软件实现的）。

由于世界上已经存在各式各样的网络，它们使用不同的硬件地址，为了互连这些使用不同硬件地址的网络，需要在上层使用一种统一的逻辑地址，即IP地址。因此，当在一个物理网络中进行通信时，要使用该网络网络的硬件地址，而要跨多个网络进行通信时就必须使用IP地址。另外，数据链路层和网络层使用不同的地址，可以保持各层的独立性，底层物理网络可以采用任何技术，并可以支持其他网络层协议（如：IPX、DECnet等）。

IP地址与硬件地址的区别：

用途：IP地址用于网络层，实现跨网络通信；硬件地址（MAC地址）用于数据链路层，限于局域网内。

分配：IP地址可动态分配，硬件地址由制造商分配，固定不变。

层次：IP地址在网络层，硬件地址在数据链路层。

独立性：不同地址保持网络各层独立，底层物理网络可采用任何技术。

互操作性：IP地址允许不同硬件地址网络互连，支持多种网络协议。

IP地址分配（4-21）

某单位分配到地址块129.250.0.0/20。该单位有4000台机器，平均分布在16个不同的地点。试给每一个地点分配一个网络地址和子网掩码，并算出每个地点能分配给主机的IP地址的最小值和最大值。

4000台机器，16个地点，平均每个地点250台机器，因此需要分配256个IP。对应的子网掩码/24，每个子网有254个可分配地址。每个地点的网络前缀和主机IP地址的最小值和最大值为: 129.250.0.0/24: 129.250.0.1~129.250.0.254

129.250.1.0/24: 129.250.1.1~129.250.1.254

129.250.2.0/24: 129.250.2.1~129.250.2.254

129.250.3.0/24: 129.250.3.1~129.250.3.254

…………………………………

129.250.15.0/24: 129.250.15.1~129.250.15.254

为了给每个地点分配一个网络地址和子网掩码，并计算出每个地点能分配给主机的IP地址的最小值和最大值，我们可以按照以下步骤进行：

确定子网掩码：由于每个地点需要至少250个IP地址，最接近的2的幂是256（2^8），这意味着我们需要8位用于主机地址。因此，子网掩码应该是/24（即255.255.255.0），这为每个子网提供了256个IP地址（包括网络地址和广播地址）。

分配网络地址：原始的网络地址是129.250.0.0/20，这意味着前20位是网络前缀，剩下的12位用于子网划分和主机地址。由于我们需要16个子网，我们可以使用这12位中的前4位来创建16个子网（2^4=16）。

计算子网地址：从129.250.0.0/20开始，我们可以将前缀增加1来创建第一个子网，然后继续增加直到覆盖所有16个子网。每个子网的网络地址将是前20位加上子网编号的二进制表示。

计算IP地址范围：每个子网的第一个IP地址是网络地址加1，最后一个IP地址是网络地址加254（因为最后一个地址是广播地址，不能分配给主机）。

下面是具体的计算过程：

子网掩码：/24（255.255.255.0）

子网数量：16

每个子网的IP数量：256

子网划分：

129.250.0.0/24: 网络地址，主机地址范围129.250.0.1~129.250.0.254

129.250.1.0/24: 网络地址，主机地址范围129.250.1.1~129.250.1.254

129.250.2.0/24: 网络地址，主机地址范围129.250.2.1~129.250.2.254

...

129.250.15.0/24: 网络地址，主机地址范围129.250.15.1~129.250.15.254

注意：在实际分配中，最后一个子网可能不会完全用完，因为4000台机器平均分配到16个地点，每个地点大约需要250个IP地址，但最后一个地点可能不需要完整的256个IP地址。此外，最后一个子网的网络地址应该是129.250.15.0，而不是129.250.3.0，因为我们需要16个子网，所以最后一个子网的网络地址应该是129.250.15.0。

子网掩码怎么计算得到？

子网掩码的计算基于你想要划分的子网数量和每个子网中所需的主机数量。以下是计算子网掩码的步骤：

确定所需的子网数量：在这个例子中，有16个地点，所以需要16个子网。

确定每个子网所需的主机数量：每个地点平均有250台机器，所以每个子网至少需要256个地址（因为256是大于250的最小的2的幂）。

计算子网掩码：

子网数量：2^4 = 16，所以需要4位来表示子网（2^4 = 16，足以覆盖16个子网）。

主机数量：2^8 = 256，所以需要8位来表示主机（2^8 = 256，足以覆盖每个子网至少250台机器的需求）。

确定网络位和主机位：原始的IP地址块是129.250.0.0/20，这意味着前20位是网络位。由于我们需要4位来表示子网，所以新的网络位将是20 + 4 = 24位。

构造子网掩码：子网掩码的前24位是1，剩下的8位是0。在点分十进制表示中，这将是255.255.255.0。

验证子网掩码：子网掩码255.255.255.0在二进制中表示为11111111.11111111.11111111.00000000，这与我们的计算相符，即24位网络位。

计算每个子网的IP地址范围：每个子网的网络地址是子网掩码应用后的地址，第一个可用的主机地址是网络地址加1，最后一个可用的主机地址是网络地址加254（因为最后一个地址是广播地址）。

例如，对于第一个子网129.250.0.0/24：

网络地址：129.250.0.0

第一个主机地址：129.250.0.1

最后一个主机地址：129.250.0.254

这个过程可以应用于每个子网，只需将网络地址的最后8位递增即可。