免费智能真题库 > 历年试卷 > 网络规划设计师 > 2011年下半年 网络规划设计师 上午试卷 综合知识
  第11题      
  知识点:   IPv4数据报格式   基本工作原理   路由器
  关键词:   路由器   数据包   网络   路由   数据        章/节:   网络设备与网络软件   Internet 协议       

 
一个IP数据包经过一台路由器转发到另一个网络,该IP数据包的头部字段中一定会发生变化的是(11)。
 
 
  A.  源 IP
 
  B.  协议号
 
  C.  目的 IP
 
  D.  TTL
 
 
 

 
  第40题    2020年下半年  
   44%
某Windows主机网卡的连接名为“local”,下列命令中用于配置缺省路由的是( )。
  第60题    2020年下半年  
   48%
企业级路由器的初始配置文件通常保存在( )上。
  第29题    2014年下半年  
   50%
数据传输时会存在各种时延,路由器在报文转发过程中产生的时延不包括( )。
 
  第38题    2021年下半年  
   67%
IPv4报文分片和重组分别发生在( )。
  第21题    2018年下半年  
   52%
IP数据报首部中IHL(Internet首部长度)字段的最小值为() 。
  第24题    2019年下半年  
   59%
IPv4报文的最大长度为( )字节。
   知识点讲解    
   · IPv4数据报格式    · 基本工作原理    · 路由器
 
       IPv4数据报格式
        IP协议的数据报格式如下图所示。
        
        IP数据报格式
        下面将分别说明这些字段的定义:
        (1)版本。该字段长4位,表示IP的版本号,目前常用的为版本4,即IPv4。
        (2)IHL。该字段长4位,表示IP头部的长度(即除了用户数据之外),以一个32位的字为基本单位,即该IP首部包含多少个32位的字。该字段值最小是5,即20字节。
        (3)服务类型。服务类型TOS包括3位的优先权字段(现在已忽略不用)、4位的服务类型字段。用于区分可靠性、优先级、延迟和吞吐率的参数。
        (4)报文总长度。报文总长度字段指明了整个IP分组的长度,这个长度是以字节为单位的。IP是一个网络层的协议,需要考虑IP分组穿越不同网络的情况。有时,一个IP分组的长度可能无法满足某些高速网络中的最小数据帧长的要求,此时需要IP分组最后进行填充。如果没有总长度字段的指示,处理程序无法识别出哪里是IP分组的结束。
        (5)标识符。标识字段可以唯一地标识一个IP分组。前面已经提到,IP需要考虑分组在穿越不同网络时的情况。一个较大的IP分组可能在其他的网络中被拆分成若干个小的分片,穿过这些网络后必须对这些分片进行重组,这时就需要标识字段来判断某个分片属于哪一个IP分组。
        (6)标志字段。标志字段只有3位。第一位没有定义,必须为0,第二位D指明了该IP分组是否可被分片,第三位M指明了当前分片是否为最后一个分片。
        (7)分片偏移量。分片偏移量字段:长13位,不难想象,既然IP分组需要分片,那么必须有一个字段指明当前分片在原始IP分组中的偏移地址。
        (8)TTL。生存时间TTL字段,指明了该IP分组的生命期,当IP分组通过一个路由器时,该分组的TTL将被减1,如果TTL将为零,该IP分组将被丢弃,从而避免了循环路由的问题。
        (9)协议字段。该字段指出了哪一个高层协议在使用IP。例如,6对应TCP,17对应UDP。
        (10)首部校验和。首部校验和字段用于保证首部的完整性。不过由于路由器经常需要修改TTL的数值,在RFC1141中给出了一种方法,使得路由器在修改TTL时不需要重新计算整个首部的校验和。
        (11)源IP地址和目的IP地址。源IP地址和目的IP地址字段指出了IP分组的来源主机和目的主机。
        (12)IP选项与填充数据。该字段可以扩充IP的含义,目前有一些对可选项的定义。不过目前很少使用这些定义项,而且也不是所有的主机和路由器都支持这些可选项。由于IP首部必须是32位的整数倍,所以在必要时会在可选项后插入一些0以保证IP首部的要求。
 
       基本工作原理
        可以通过下图中主机A向主机B发送数据的传输过程,来说明用路由器互联的网络的基本工作原理。
        
        路由器的工作原理
        当主机A要向主机B发送数据时,主机A的应用层数据(Data)传送给传输层;传输层在Data前面加上TCP的报头TCP-H后,将报头TCP-H+数据传送给网络层;网络层在它的前面再加上IP报头IP-H后,将(IP-H+TCP-H+Data)传送给LLC子层。依照以上的规律,通过局域网1发送帧的内存为(MAC1-H+LLC-H+TCP-H+Data)。
        当路由器1接收到该帧时,由于路由器1端口1的LLC、MAC子层与物理层采用802.3标准的Ethernet协议,与局域网1保持一致,因此它可以通过MAC、LLC子层的顺序,将(IP-H+TCP-H+Data)整体作为高层数据送达到路由器1的网络层。网络层根据IP报头IP-H中的源IP地址与目的IP地址,通过路由表查找输出路径。
        如果路由表标明了该分组应该通过路由器1的端口2发送到X.25网,那么路由器1通过端口2的X.25分组交换网的网络层、数据链路层,逐级在(IP-H+TCP-H+Data)之前加上X.25-3分组头与X.25-2帧头、帧尾,再由物理层,通过X.25分组交换网,传输到远程的路由器2。
        当路由器2的端口1接收到该分组之后,它将按照X.25分组交换网的数据链路层、网络层的顺序,逐级除去X.25-3分组头与X.25-2帧头、帧尾,将(IP-H+TCP-H+Data)交给路由器2的路由处理软件。路由器2的路由处理软件发现分组的目的主机就在端口2连接的局域网2上,那么它就会将(IP-H+TCP-H+Data)作为网络层的高层数据,通过端口2对应的LLC、MAC子层的顺序,按照802.2、802.5 Token Ring协议标准逐级加上帧头,再由Token Ring的物理层传输到主机B。
        主机B在接收到该帧之后,按照MAC、LLC子层顺序,逐级除去802.5帧头,将(IP-H+TCP-H+Data)分组交主机B的网络层。主机B的网络层根据目的IP地址判断是它应该接收的分组后,除去IP协议头IP-H,将正确的(TCP-H+Data)送交主机的传输层。
        从以上讨论中可以看出,通过路由器连接两个网络,它们的物理层、数据链路层与网络层协议可以是不同的,这是因为路由器在不同的端口根据连接的网络类型的不同,已经考虑了端口的各层的协议一致性问题。但是,网络层以上的高层要采用相同的协议。
 
       路由器
        路由器是计算机网络中重要的一个环节,分为模块化和非模块化两种类型。模块化结构的路由器的扩展性好,支持多种端口类型(如以太网接口、快速以太网接口、高速串行口等),并且各种端口的数量一般是可选的,但价格通常比较昂贵。固定配置的路由器扩展性差,只能用于固定类型和数量的端口,但价格低廉。
        在选择路由器产品时,应多从技术角度来考虑,如可延展性、路由协议互操作性、广域数据服务支持、内部ATM支持、SAN集成能力等。另外,选择路由器还应遵循标准化原则、技术简单性原则、环境适应性原则、可管理性原则和容错冗余性原则等。特别是对于高端路由器,还应该更多地考虑是否和如何适应骨干网对网络高可靠性、接口高扩展性以及路由查找和数据转发的高性能要求。高可靠性、高扩展性和高性能的“三高”特性是高端路由器区别于中、低端路由器的关键所在。从技术性能上考察路由器产品,一般要考察路由器的容量、每秒钟能处理多少数据包、能否被集群等性能问题,还要注意路由器是否能够提供增值服务和其他各种服务。另外,在安装、调试、检修、维护或扩展网络的过程中,免不了要给网络中增减设备,也就是说可能会要插拔网络部件。那么路由器能否支持带电插拔,也是路由器产品应该考察的一个重要性能指标。
        总的来说,路由器的主要性能指标有设备吞吐量、端口吞吐量、全双工线速转发能力、背靠背帧数、路由表能力、背板能力、丢包率、时延、时延抖动、虚拟专用网支持能力、内部时钟精度、队列管理机制、端口硬件队列数、分类业务带宽保证、资源预留、区分服务、CIR、冗余、热插拔组件、路由器冗余协议、基于Web的管理、网管类型、带外网管支持、网管粒度、计费能力、分组语音支持方式、协议支持、语音压缩能力、端口密度、信令支持等。
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第11题    在手机中做本题