《网络协议分析》习题答案

备注：以下给出习题答案作为参考，对于部分习题，读者也可以思考给出更好的答案。第一章1.讨论TCP/IP成功地得到推广和应用的原因TCP/IP是最早出现的互联网协议，它的成功得益于顺应了社会的需求；DARPA采用开放策略推广TCP/IP，鼓励厂商、大学开发TCP/IP产品；TCP/IP与流行的UNIX系统结合是其成功的主要源泉；相对ISO的OSI模型，TCP/IP更加精简实用；TCP/IP技术来自于实践，并在实践中不断改进。2.讨论网络协议分层的优缺点优点：简化问题，分而治之，有利于升级更新；缺点：各层之间相互独立，都要对数据进行分别处理；每层处理完毕都要加一个头结构，增加了通信数据量。3.列出TCP/IP参考模型中各层间的接口数据单元（IDU）应用层/传输层：应用层报文；传输层/IP层：TCP报文段或UDP分组；IP层/网络接口层：IP数据报；网络接口层/底层物理网络：帧。4.TCP/IP在哪个协议层次上将不同的网络进行互联？IP层。5.了解一些进行协议分析的辅助工具可在互联网上搜索获取适用于不同操作系统工具，比如SnifferPro、Wireshark以及tcpdump等。利用这些工具，可以截获网络中的各种协议报文，并进一步分析协议的流程、报文格式等。6.麻省理工学院的DavidClark是众多RFC的设计者，在论及TCP/IP标准的形成及效果时，曾经讲过这样一段话:”Werejectkings,presidentsandvoting.Webelieveinroughconsensusandrunningcode.”你对他的观点有什么评价。智者见智，我认为这就是“实践是检验真理的唯一标准”。7.你认为一个路由器最基本的功能应该包含哪些?对于网桥、网关、路由器等设备的分界已经逐渐模糊。现代路由器通常具有不同类型的接口模块并具有模块可扩展性，由此可以连接不同的物理网络；路由表的维护、更新以及IP数据报的选路转发等，都是路由器的基本功能。此外，路由器厂商应为使用者提供管理功能。第二章1.尝试用Modem拨入某个ISP，并根据你的操作分析PPP的流程实验题，若有接入ISP的环境，可直接测试；否则，可参考习题4一起测试。2.分析PAP和CHAP的优缺点PAP简单，但安全性差；CHAP相对安全，但开销较大，且需要通信双方首先共享密钥。3.了解L2F和L2TP的思想及应用这两个协议把PPP的两个端点延伸到互联网的任何角落，相当于在TCP/IP的应用层扩展了PPP的范围。其思想是发送方把PPP帧封装到L2F或L2TP报文中，接收方则对其解封以还原PPP帧，这样对于通信的两端来说看到的是PPP帧，相当于在互联网上架设了一条虚拟的PPP链路。它们主要用于构建VPN（虚拟专用网）。4.尝试Windows操作系统的“超级终端”功能Windows超级终端功能在附件/通信功能下。可以用两台有Modem的计算机，各自连接电话线，并尝试用该功能实现即时通信和文件传输的功能。第三章1.理想情况下，可以有多少个A类网，每个A类网中包含多少个可以配置给主机的IP地址？可以有多少个B类网，每个B类网中包含多少个可以配置给主机的IP地址？计算时去除广播地址、网络地址。2.在图3-7的例子中，假设初始时主机A、B和路由器R的ARP缓存均为空，在B成功收到A的报文后，A、B、R的缓存中各包含了哪些条目？A：IP1/MAC1B：IP2/MAC2R：IPA/MACA，IPB/MACB3.在Internet上下载Sniffer，截取ARP报文，分析其报文格式。实验题，目的有二：一是分析ARP的流程、报文格式以及相应的帧格式，二是尝试Sniffer（协议分析工具）的不同功能。可利用Sniffer截获广播帧，以便获取ARP报文。也可以利用Sniffer监听网络中所有报文的功能以分析其中的ARP报文。4.假设主机A（IPA/MACA）请求主机B（IPB/MACB）的物理地址，广播地址用MACbroadcast表示。填充下图中带‘？’的字段。源物理地址MACA目标物理地址MACbroadcast发送方物理地址MACA发送方IP地址IPA接收方物理地址接收方IP地址IPB帧首部ARP请求报文源物理地址MACB目标物理地址MACA发送方物理地址MACB发送方IP地址IPB接收方物理地址MACA接收方IP地址IPA帧首部ARP应答报文假设无盘站A（IPA/MACA）请求自己的IP地址，RARP服务器的IP和MAC地址映射关系为IPS/MACS，广播地址用MACbroadcast表示。填充下图中带‘？’的字段。源物理地址MACA目标物理地址MACbroadcast发送方物理地址MACA发送方IP地址接收方物理地址接收方IP地址帧首部RARP请求报文源物理地址MACS目标物理地址MACA发送方物理地址MACS发送方IP地址IPS接收方物理地址MACA接收方IP地址IPA帧首部RARP应答报文5.在APNIC的主页上查询你自己的IP地址，得到的结果是什么？利用DoS命令获取IP地址，并去查询。6.从地址长度的角度看，IPv6不再需要ARP，为什么？IPv6地址长度为16字节，以太网MAC地址长度为6字节，可以利用直接映射的方法实现地址解析。7.Windows操作系统对DOS命令“ping主机自身的IP地址”和“ping127.0.0.1”的后台处理方式有差别吗？设法用实验证实你的答案。有。拔掉网线，ping主机自身的IP地址，结果是“Destinationhostunreachable”，但ping127.0.0.1，显示的是主机活动有应答。但是用Sniffer截获数据，这两种ping报文都不出现在网络中。8.分析跨越2个或3个路由器转发IP数据报时ARP的使用步骤，以及经过每个步骤后通信双方及中间路由器ARP缓存的变化情况。要点：ARP请求和应答不能跨路由器投递。细节与跨一个路由器时类似。9.DOS下的arp命令仅能查看本地ARP缓存。如果本地缓存中没有存储某个IP对应的MAC，请结合其它DOS命令设计一个方法，在该方法使用后能够利用ARP命令看到该MAC。首先使用“ping”命令，目标地址设置为目标IP，此时操作系统会在后台完成ARP的流程以获取目标MAC，并记入本地缓存。之后再利用ARP命令，就可以看到这个MAC了。10.编写一个ARP欺骗程序，使得运行该程序的主机能够嗅探本网段内所有发往默认网关的数据。要点1：该程序应能够获取网关的IP和MAC以及宿主机的IP和MAC；（为实施欺骗作准备）要点2：该程序应能够发送ARP应答报文，并把其中的发送方物理地址/发送方IP地址的映射关系设置为宿主机的MAC/网关的MAC；（该步骤是实施欺骗）要点3：该程序能够保存嗅探到的数据，并记录相应帧首部的源MAC和IP数据报中包含的源IP；（保存嗅探到的数据，并为转发该数据做准备，以便被嗅探的双方无法察觉）要点4：该程序应能够转发所有发送给网关的数据（ARP请求除外）以及从网关发出的数据。对于发送给网关的数据，帧首部的源和目标物理地址分别设置为被嗅探主机和网关的物理地址；对于从网关发出的数据，这两个地址分别设置为网关和被嗅探主机的IP地址。11.从传播的范围、实现的方式、需要的底层硬件支持等角度比较硬件广播、物理广播和IP广播的差异及联系。硬件广播是指网络投递方式，是由硬件技术本身的属性决定的。比如以太网，它使用载波监听多路访问及冲突检测技术，这种技术本身具备广播的特性，即发送一个物理帧，无论其目标物理地址设置为什么，都必须以广播的方式进行投递，而线路上的所有主机都具备收到这个帧的可能性，为了区分目标和源，必须具备不冲突的地址。而所有收到数据的主机都必须依靠这个地址进行过滤，忽略不属于自己的数据，并把自己可接收的数据作进一步处理。对于拨号链路而言，其投递的方式是点到点的，线路的另一端就是目标，因此可以不必设置目标地址。物理广播是指把帧的目标物理地址设置为硬件广播地址，这样网络中的所有主机都能收到这个数据并进行进一步的处理。物理广播的范围是确定的，它不能跨越物理网络实现。IP广播是指把目标IP地址设置为IP广播地址，这样，某个IP网段内的所有主机都可以收到这个数据并进行处理。IP广播范围不限，可以跨越物理网络实现。如果硬件为广播方式，则IP广播可以依托该技术实现，不必向每个主机复制数据；否则必须给目标网段中的每个IP复制一份数据，以实现广播的目的。第四章1.阅读RFC2474，了解区分服务的目的。此题有误，应该是“了解其中提及的区分服务的用途”。即“使用相同的码点合并数据流，或者使用相同的端点地址、不同的码点区分数据流。”2.只对数据报首部而不对数据计算检验和，有什么优缺点？优点：简化IP软件的计算量，提高处理速度。对于路由器等转发设备，这点对于提高其性能很重要。此外，某些高层（或需要由IP封装）的协议已经有计算校验和的功能，即IP数据报的数据区已经被计算校验和，IP仅针对首部计算校验和可以避免重复劳动。缺点：高层（或需要由IP封装）协议若需要保证可靠性，必须实现校验功能。3.在以太网上发送IP数据报时，是否总有必要使用校验和机制？请解释原因。以太网帧本身包含帧校验和字段，校验区域包含了数据报，理论上IP不必使用校验和。但实际中，IP使用校验和机制是默认的。4.IP规定数据报的重组地点是目的主机，有什么优缺点？优点：简化中间路由器的操作，提高效率；避免重复分片；每个分片独立选路，增加了灵活性。缺点：中间经过MTU较大的网络时，可能会浪费带宽。5.用C语言写出FreeBSD分片重组算法。实验题，思想和要点已在教材中给出。6.写出基于洞的分片重组算法的步骤。实验题，思想和要点已在教材中给出。7.设计程序，实现校验和算法。实验题，思想和要点已在教材中给出。8.对拥有记录路由选项的数据报进行分片时，是否应将该选项复制到各分片中？为什么？对于拥有时戳选项的数据报呢？不必。每个分片独自选路，即便记录，每个分片记录的信息也不一致。9.严格源路由选项的代码字段值为137，是如何得出的？“复制”位为‘1’，表示选项应复制到所有分片；“选项类”为‘0’，选项号为‘9’，即“01001”，则整个代码字段二进制为“10001001”，十进制为137。10.使用环回地址可方便网络软件的开发。正常情况下，主机发送到127.0.0.1的数据报，会不会出现在本地网络？（为了证实你的答案，可将网线拔掉，ping127.0.0.1，看是否有回送消息）不会，有回送消息。11.对于如图4-15所示的互联网，请给出路由器S的路由表。目的网络下一跳40.0.0.0直接投递30.0.0.0直接投递20.0.0.030.0.0.210.0.0.030.0.0.212.使用route程序，查看你的主机中的路由表，并尝试对各表项进行解释。使用routePRINT即可查看本机路由表，其中通常包含到默认网关的路由、环回地址的路由、直连网段的路由、发往本主机的路由、本地广播路由、组播路由、全网路由（针对有限广播地址）。，此页面给出了一个实例及每条路由的解释。13.了解ISP（Internet服务提供商）是如何进行流量计费和流量控制的。参考资料：，://，=708127，。14.为什么中间路由器转发数据报之前要重新计算校验和？因为路由器对数据报进行了