沈鑫剡编著《路由和交换技术》部分习题答案精编版.docx

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沈鑫剡编著《路由和交换技术》部分习题答案精编版

-CAL-FENGHAI-（2020YEAR-YICAI）_JINGBIAN

沈鑫剡编著《路由和交换技术》部分习题答案精编版

部分习题答案

第1章

传播时延t＝1/（200000）=5×10-6s，最短帧长M＝2t×传输速率＝2×5×10-6×109=10000bit。

基本时间是冲突域中距离最远的两个终端的往返时延，10Mbps时是?

s，100Mbps时是?

s，因此，当选择随机数100时，10Mbps时的等待时间＝100×?

s，100Mbps时的等待时间＝100×?

s。

终端A和

B同时发

送数据

终端A和

B同时检

测到冲突

终端A和

B同时发送

完干扰信号

终端A

发送数据

终端A

发送的数

据到达终端B

终端B

开始检测

总线状态

225bit

时间

225＋48

=273bit

时间

273+512

=785bit

时间

273+225

＋96

=594bit

时间

594+225

=819bit

时间

总线持续

空闲前提下

终端B发送

数据时间

7854+96

=881bit

时间

题图

1终端A在594bit时间，终端B在889bit时间重传数据帧。

2终端A重传的数据819bit时间到达终端B。

3不会，因为，终端B只有在785bit时间～881bit时间段内一直检测到总线空闲才发送数据，但819bit时间起，总线处于忙状态。

4不是，要求持续96bit时间检测到总线空闲。

①1Mbps。

②10Mbps。

③10Mbps。

思路：

当终端D传输完成后，由于终端A、B和C同时检测到总线空闲，第一次传输肯定发生冲突。

随机产生后退时间后，如果有两个终端选择随机数0，又立即发生冲突，如果两个终端选择随机数1，在选择0的终端传输完成后，这两个终端又将再次发生冲突，重新选择后退时间。

第i次重传失败的概率Pi=2-i，因此，重传i次才成功的概率＝（1－2-i）

平均重传次数＝

i×重传i次才成功的概率。

10Mbps时MAC帧的发送时间＝512/（10×106）=?

100Mbps时MAC帧的发送时间＝512/（100×106）=?

1000Mbps时MAC帧的发送时间＝512/（1000×106）=?

端到端传播时间＝MAC帧发送时间/2

电缆两端最长距离＝端到端传播时间×（2/3）c

10Mbps电缆两端最长距离＝2）×（2/3）c=5120m

100Mbps电缆两端最长距离＝2）×（2/3）c=512m

1000Mbps电缆两端最长距离＝2）×（2/3）c=

题表格

传输操作

网桥1转发表

网桥2转发表

网桥1的处理（转发、丢弃、登记）

网桥2的处理（转发、丢弃、登记）

MAC地址

转发端口

MAC地址

转发端口

H1→H5

MAC1

转发、登记

H3→H2

MAC3

转发、登记

H4→H3

MAC4

丢弃、登记

转发、登记

H2→H1

MAC2

丢弃、登记

接收不到该帧

有3个冲突域，2个广播域。

各个交换机转发表如表所示

题表格

传输操作

S1转发表

S2转发表

S4转发表

MAC地址

转发端口

MAC地址

转发端口

MAC地址

转发端口

MAC地址

转发端口

终端A→终端B

MACA

终端E→终端F

MACE

终端C→终端A

MACC

当传输媒体为双绞线时，每一段双绞线的最大距离是100m，4段双绞线的最大距离＝400m。

当传输媒体为光纤时，最大距离主要受冲突域直径限制，由于集线器的信号处理时延为?

s，每一个冲突域直径＝（－）×10-6×2×108=400m，因此，最大距离＝400m×2。

题表格

传输操作

交换机1转发表

交换机2转发表

交换机1的处理（广播、转发、丢弃）

交换机2的处理（广播、转发、丢弃）

MAC地址

转发端口

MAC地址

转发端口

终端A→终端B

MACA

广播

终端G→终端H

MACG

广播

终端B→终端A

MACB

接收不到该帧

终端H→终端G

MACH

丢弃

终端E→终端H

MACE

丢弃

⑥在终端A发送MAC帧前，交换机1转发表中与MAC地址MACA匹配的转发项中的转发端口是端口1，因此，终端E发送给终端A的MAC帧被错误地从端口1发送出去。

解决办法有以下两种，一是一旦删除连接终端与交换机端口之间的双绞线缆，交换机自动删除转发端口为该端口的转发项。

二是终端A广播一个MAC帧。

当设备的端口速率是10Mb/s时，由于允许4级集线器级联，因此。

楼层中的设备和互连楼层中设备的设备都可以是集线器。

当设备的端口速率是100Mb/s时，由于只允许2级集线器级联，且冲突域直径为216m。

因此。

楼层中的设备可以是集线器。

互连楼层中设备的设备应该是交换机。

设备配置如下图，两台楼交换机，每一台楼交换机1个1000BASE-LX端口，用于连接两楼之间光缆，5个100BASE-TX端口，分别连接同一楼内的5台楼层交换机。

两楼共10台楼层交换机，每一台楼层交换机1个100BASE-TX端口，用于连接楼交换机，20个10BASE-T端口用于连接20个房间中的终端。

这种设计基于跨楼、跨层通信比较频繁的情况，保证有足够带宽实现楼层间和楼间的通信。

┇

10BASE-T

1楼交换机

2楼交换机

1楼1层

1楼5层

2楼5层

2楼1层

1000BASE-LX

100BASE-TX

10BASE-T

题图

共享总线交换结构串行传输4组MAC帧和控制信息，所需时间=（4×（1000＋32）×8）/（109）=×10-5s。

交叉矩阵交换结构由于只需串行传输控制信息，4对终端之间可以并行传输MAC帧，因此，所需时间=（（4×32＋1000）×8）/（109）=×10-6s。

第2章

题表1交换机S1VLAN与交换机端口映射表

VLAN

接入端口

共享端口

VLAN2

端口1、端口2

端口4

VLAN3

端口3

端口4

题表2交换机S2VLAN与交换机端口映射表

VLAN

接入端口

共享端口

VLAN2

端口1、端口4

VLAN3

端口3

端口1

VLAN4

端口2

端口4

题表3交换机S3VLAN与交换机端口映射表

VLAN

接入端口

共享端口

VLAN2

端口1

端口4

VLAN4

端口2、端口3

端口4

题表4交换机S1转发表

VLAN

MAC地址

转发端口

VLAN2

MACA

端口1

VLAN2

MACB

端口2

VLAN2

MACF

端口4

VLAN3

MACC

端口3

VLAN3

MACE

端口4

题表5交换机S2转发表

VLAN

MAC地址

转发端口

VLAN2

MACA

端口1

VLAN2

MACB

端口1

VLAN2

MACF

端口4

VLAN3

MACC

端口1

VLAN3

MACE

端口3

VLAN4

MACD

端口2

VLAN4

MACG

端口4

VLAN4

MACH

端口4

题表6交换机S3转发表

VLAN

MAC地址

转发端口

VLAN2

MACA

端口4

VLAN2

MACB

端口4

VLAN2

MACF

端口1

VLAN4

MACD

端口4

VLAN4

MACG

端口2

VLAN4

MACH

端口3

终端A→终端FMAC帧传输过程。

交换机S1通过端口1接收到MAC帧，确定该MAC帧属于VLAN2，在转发表中检索VLAN为VLAN2且MAC地址为MACF的转发项，找到匹配的转发项，从转发项指定端口（端口4）输出该MAC帧，该MAC帧携带VLAN2对应的VLANID。

交换机S2通过端口1接收到MAC帧，在转发表中检索VLAN为VLAN2且MAC地址为MACF的转发项，找到匹配的转发项，从转发项指定端口（端口4）输出该MAC帧，该MAC帧携带VLAN2对应的VLANID。

交换机S3通过端口4接收到MAC帧，在转发表中检索VLAN为VLAN2且MAC地址为MACF的转发项，找到匹配的转发项，删除该MAC帧携带的VLANID，从转发项指定端口（端口1）输出该MAC帧。

终端A→终端DMAC帧传输过程。

交换机S1通过端口1接收到MAC帧，确定该MAC帧属于VLAN2，在转发表中检索VLAN为VLAN2且MAC地址为MACD的转发项，找不到匹配的转发项，从除端口1以外所有属于VLAN2的端口（端口2和端口4）输出该MAC帧，从端口4输出的MAC帧携带VLAN2对应的VLANID。

交换机S2通过端口1接收到MAC帧，在转发表中检索VLAN为VLAN2且MAC地址为MACD的转发项，找不到匹配的转发项，从除端口1以外所有属于VLAN2的端口（端口4）输出该MAC帧，由于交换机S2没有从端口2输出该MAC帧，该MAC帧无法到达终端D。

假定终端A、B和G属于VLAN2，终端E、F和H属于VLAN3，终端C和D属于VLAN4。

题表1交换机S1VLAN与交换机端口映射表

VLAN

接入端口

共享端口

VLAN2

端口1、端口2

端口4

VLAN4

端口3

端口4

题表2交换机S2VLAN与交换机端口映射表

VLAN

接入端口

共享端口

VLAN2

端口4

端口1

VLAN3

端口3

端口2

VLAN4

端口1、端口2

题表3交换机S3VLAN与交换机端口映射表

VLAN

接入端口

共享端口

VLAN3

端口2、端口3

端口4

VLAN4

端口1

端口4

属于同一VLAN的端口之间存在交换路径，属于单个VLAN的交换路径经过的端口是属于该VLAN的接入端口，属于多个VLAN的交换路径经过的端口是被这些VLAN共享的共享端口。

题表三个交换机的VLAN配置情况

交换机

VLAN

类型

VLAN1

静态

VLAN2

静态

VLAN1

静态

VLAN3

动态

VLAN1

静态

VLAN3

静态

终端A和终端F，只有终端A发送的MAC帧才能从交换机1连接交换机2的端口发送出去。

交换机2连接交换机1的端口接收的MAC帧只能发送给终端F。

反之亦然。

终端A和终端D、终端A和终端E、终端B和终端F、终端C和终端F，属于相同VLAN的两个终端之间可以相互通信。

①终端C和终端D。

②终端E和终端F。

③终端B和终端F。

④终端E和终端F。

⑤终端E和终端F。

⑥终端E。

第3章

BID=32768-00:

90:

92:

55:

BID=32768-00:

90:

92:

22:

BID=32768-00:

90:

92:

44:

BID=32768-00:

90:

92:

33:

BID=32768-00:

90:

92:

11:

DP/F

RP/F

DP/F

NDP/B

DP/F

NDP/B

题图

题图（a）V2、V3和V4对应的MSTI

题图（b）V5对应的MSTI题图（c）V6对应的MSTI

域1

域2

题图（a）两个域对应的CIST题图（b）单个域对应的CIST

原因是多个域的情况下，每一个域在建立CST时相当于一个结点，域与域之间计算的是域间开销。

单个域内，每一个交换机计算的是根路径开销。

域1

域2

域3

域4

S10

S11

S14

S12

S13

题图

第4章

①属于同一链路聚合组的所有链路的两端端口各自属于同一个聚合组。

②属于同一链路聚合组的所有链路的两端端口有着相同的端口属性，如通信方式、传输速率、所属VLAN等。

③属于同一链路聚合组的所有链路的两端端口都是选中端口。

①创建聚合组，②分配端口，③激活端口。

区别：

聚合组是一组可以作为单个逻辑端口使用的端口集合。

链路聚合组是一组链路集合，这一组链路用于实现两个系统互连，且使得两个系统之间带宽是链路聚合组中所有链路带宽之和，两个系统之间流量可以均衡分布到链路聚合组中的每一条链路。

联系：

属于同一链路聚合组的所有链路的两端端口各自属于同一个聚合组。

且是聚合组中的激活端口。

创建两个聚合组。

由于经过交换机S2转发的数据帧的源和目的MAC地址相同，因此，为了均衡地将两个路由器之间的流量均衡分布到链路聚合组中的每一条链路，采用的端口分配机制只能是以下几种之一，基于源IP地址、基于目的IP地址、基于源和目的IP地址。

第5章

IP用于解决的是连接在两个不同网络上的终端之间的通信问题。

技术基础体现在以下几个方面：

独立于传输网络的分组形式和地址格式，构建由源和目的终端及路由器组成的传输路径，通过IPoverX技术和X传输网络实现连接在X传输网络上的当前跳至下一跳的IP分组传输过程。

接口是终端或路由器连接网络的地方，是实现和网络通信的门户，经过网络传输的链路层帧都是以接口作为网络的始端和终端。

而IP层传输路径通过下一跳IP地址确定下一跳连接网络的接口，因此，除了连接点对点链路的路由器接口，其他接口需要配置IP地址。

主要是处理的对象不同，集线器处理的对象是物理层定义的电信号或光信号，用于再生这些信号，因而是物理层设备。

网桥处理的对象是MAC层定义的MAC帧，用于实现MAC帧同一个以太网内的端到端传输过程，因此，是MAC层设备。

路由器处理的对象是网际层的IP分组，用于实现IP分组连接在不同网络的终端之间的端到端传输过程，因此，是网际层设备。

网桥实现互连的两个网段或是共享型网段，或是全双工通信方式的网段，连接在网段上的终端分配MAC地址。

虽然目前把实现以太网和无线局域网互连的AP作为网桥设备，但连接在无线局域网和以太网上的终端均分配MAC地址。

由于连接在ATM网上的终端无法分配MAC地址，因此，无法通过网桥实现以太网和ATM网络互连。

一般原则，对应两个不同类型的网络，通常由网际层的路由器实现互连，而不是由MAC层的网桥实现互连。

IP层传输路径由源终端、中间经过的路由器和目的终端组成，源终端根据配置的默认网关地址确定源终端至目的终端传输路径上的第一个路由器，路由器根据路由协议建立的路由表确定源终端至目的终端传输路径上的下一跳。

IP地址是独立于传输网络的逻辑地址，连接在不同网络上的终端都需分配唯一的IP地址，每一个终端的IP地址必须和终端连接的网络的网络地址一致，端到端传输的IP分组用IP地址标识源和目的终端，路由器根据IP分组的目的IP地址确定IP层传输路径。

MAC地址是局域网地址，用于标识连接在局域网上的每一个终端，同一局域网内两个终端之间传输的MAC帧用MAC地址标识源和目的终端，网桥根据MAC地址确定交换路径。

子网掩码代表该网络的网络号为24位，子网掩码代表该网络的网络号为29位，计算出主机号位数32-29=3，实际可用的IP地址数＝23－2=6。

答案A，IP地址的最高12位必须是　010101100010，符合此要求的IP地址只有A。

答案A，IP地址的高8位是00000010，网络前缀0/4表示最高4位为0，和IP地址匹配。

（１）B，（２）A，（３）B，（４）C，（５）A，（６）C。

取符合不等式1200×n≥3200＋n×160的最小整数n，求出n=4，得出第2个局域网实际需要为上层传输的二进制数＝3200＋160×4=3840bit。

根据1024×n≥2068＋n×20，求出n=3。

将2068分成3段，前两段长度须是8的倍数，且加上IP首部后尽量接近MTU，因此，3段长度分别是1000、1000和68，得出IP分组的总长分别是1020、1020和88。

每一段数据在原始数据中的偏移分别是0、1000/8=125、2×1000/8=250。

第二个局域网时，前2个IP分组包含的数据需分成3段，长度为488、488和24，得出的片偏移如下图。

L=88ID=111

O=250　M=0

1024

512

终端A

终端B

L：

总长度

ID：

标识符

O：

片偏移

M：

M标志位

L=1020ID=111

O=0　　M=1

L=1020ID=111

O=125　　M=1

L=88ID=111

O=250　M=0

L=508ID=111

O=0　　M=1

L=508ID=111

O=61　M=1

L=44ID=111

O=122　M=1

L=508ID=111

O=125　M=1

L=508ID=111

O=186　M=1

L=44ID=111

O=247　M=0

题图

根据512×n≥2068＋n×20，求出n=5，将2068分成5段，前4段长度须是8的倍数，且加上IP首部后尽量接近MTU，取值488，最后一段长度是116。

因此，前4个IP分组的总长为508，最后一个IP分组的总长是136，偏移分别是0、61、2×61、3×61、4×61。

和上一题相比，最终到达的IP分组少了2个。

ARP为网际层实现IP地址至物理地址的解析功能，但必须调用MAC层提供的广播传输服务，MAC层为ARP报文提供广播传输服务的过程，和为IP分组提供单播传输服务过程是一样的。

因此，ARP不是链路层功能。

IP地址和MAC地址的映射是动态的，如果太长，可能因为IP地址和MAC地址的映射已经改变，而无法正确传输数据，太短导致频繁地进行地址解析过程。

不能，IP地址是两层地址结构，终端IP地址必须和所连接的网络的网络地址一致，但同一个网络的终端的MAC地址并没有这样的特性，因此，IP地址和MAC地址的映射只能是动态的。

（１）接口0，（２）R2，（３）R4，（４）R3，（５）R4。

其中一种地址分配方案如下表所示。

题表

网络号

IP地址范围

/24

～

/24

～

┇

/24

～

1500×n≥4000＋n×20，求出n=3，3个数据片的长度分别是1480、1480和1040，片偏移分别是0、185和370。

MF标志位分别是1、1和0。

为了减少路由器的转发处理步骤，好处是提高了路由器转发IP分组的速率，坏处是路由器继续转发净荷已经发生错误的IP分组。

检验和兼顾了IP首部检错能力和检错操作的计算量。

LAN2需要7位主机号，LAN3需要8位主机号，LAN4需要3位主机号，LAN5需要5位主机号，LAN1至少需要3位主机号，符合要求的地址分配方案很多，以下是其中一种。

　　　LAN2：

/25、LAN3：

/24，LAN4：

/29

　　　LAN5：

/27，LAN1：

/29。

/22。

目的网络　　距离　下一跳

/24　0直接

/240直接

/24　2R2

/242R2

/232R2

R3路由表

目的网络　　距离　下一跳

/24　1R1

/241R1

/231R1

/24　1R3

/241R3

/231R3

R2路由表

目的网络　　距离　下一跳

/24　0直接

/240直接

/24　2R2

/242R2

/232R2

R1路由表

将R1连接的4个网络的网络地址改为/24、/24、/24和/24，将R3连接的4个网络的网络地址改为/24、/24、/24和/24，路由表如下。

目的网络　　距离　下一跳

/24　0直接

/240直接

/22　2R2

R3路由表

目的网络　　距离　下一跳

/22　1R1

/221R3

R2路由表

目的网络　　距离　下一跳

/24　0直接

/240直接

/222R2

R1路由表

如下是其中一种地址分配方案。

LAN1：

/26、LAN2：

/28、LAN3：

/27、

LAN4：

/28、LAN5：

/29、LAN6：

/27、

LAN7：

/27、LAN8：

/27。

4个子网地址的相关信息如下表。

题表

前缀长度

IP地址数

CIDR地址块

最小地址

最大地址

/28

题表1

子网

CIDR地址块

最大地址

子网1

/27

子网2

/28

子网3

/28

目的网络　　距离　下一跳

/26　1R1

题R1路由表

目的网络　　距离　下一跳

/27　0直接

/28　0直接

题R2路由表

以太网

终端A

MACA

以太网

终端B

MACB

以太网

MACR11

MACR12

MACR21

MACR22

/24

默认网关

/24

默认网关

/241端口1直接

/242端口2

/242端口1

/241端口2直接

R1路由表

R2路由表

题图1

目的地址

源地址地址

终端A→R1

R1→终端A

终端A→R1

MACA

Ff:

ff:

ARP请求

MACR11

MACA

ARP响应

MACA

MACR11

IP分组

R1→R2

R2→R1

R1→R2

MACR12

Ff:

ff:

ARP请求

MACR21

MACR12

ARP响应

MACR12

MACR21

IP分组

R2→终端B

终端B→R2

R2→终端B

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