(*长期更新)软考网络工程师学习笔记——数据链路层与网络层的相关计算题

简介: (*长期更新)软考网络工程师学习笔记——数据链路层与网络层的相关计算题

一、海明码校验码和CRC差错校验


1、设数据码字为10010011,采用海明码进行校验,则必须加入多少比特冗余位才能纠正1位错?


首先可以知道信息位长为8位,即m=8

由m+k+1≦2^k,可解得k的最小值:

k≧4,即k的最小值为4

所以必须加入4比特冗余位才能纠正1位错。


2、已知数据码字为10111,若采用CRC进行差错检测,生成的多项式为G(X)=X^4+X+1,计算出CRC校验码的值。


如下,可知生成多项式G(X)=X^4+X+1对应的二进制为10011,即不存在的次幂为0,有的以1表示。

1667099266362.jpg

由此可知最高阶码为4,在题目给出的数据码字后添加4个0,即新的信息为10111 0000。

通过模2除法(实质上是异或运算,即同为0,异为1),除以多项式对应的二进制10011,如下,得其余数为11,因为余数不足r,在余数旁边用相应的0补齐,且r=4,即得1100为CRC校验码。

image.png


二、最小帧长的计算


例、一个运行CSMA/CD协议的以太网,数据速率为1Gb/s,网段长1km,信号速率为2×10^5km/sec,求其最小帧长。


由公式:最小帧长=网络速率×2×(最大段长/信号传播速度+站点延迟)

即1×10^9b/s×2×(1000/200000000)=10000bit


三、求默认网关地址


例、在Linux中的终端中输入ifconfig 命令查看网络接口状态如下图:

1667100225667.jpg

由图可知,则NETMASK=_______,IPADDR=_______,GATEWAY=_______。


可看出网络接口ens33的netmask为子网掩码,它的值为255.255.255.0,即/24;IPADDR也就是inet,其值为192.168.75.129;GATEWAY网关通过计算可得,首先子网掩码为255.255.255.0,即/24,连续24个1,子网掩码转为二进制:

1111 1111.1111 1111.1111 1111.0000 0000

可知网络位为24,主机位则为32-24=8。

题中的IP地址192.168.75.129为十进制转为二进制:

1100 0000.1010 1000.0100 1011.1000 0001

默认网关即为其主机位共8位除最后一位都置为1,即

1100 0000.1010 1000.0100 1011.1111 1110

转为十进制则:192.168.75.254,即GATEWAY=192.168.75.254。


对于求默认网关的题型,直接将IP地址的主机位中除了最后一位全置为1即可得到。


四、网络地址、主机地址、广播地址的区分和求解


1、已知IP地址202.112.14.137/27,它是_______。

A.网络地址 B.主机地址 C.全局广播地址 D.定向广播地址


子网掩码为/27,连续27个1即255.255.255.224,转为2进制:

1111 1111.1111 1111.1111 1111.1110 0000

根据子网掩码/27知道,网络位为27,主机位为32-27=5(IP地址用32位的二进制来表示)。

题中IP地址为10进制,转为2进制:

1100 1010.0111 0000.0000 1110.1000 1001

IP地址的2进制下,若主机位都为0,则为网络地址;主机位都为1,则为广播地址,且网络和主机位都为1则是全局广播地址,主机位都为1则是定向广播地址;若两者都有,则为主机地址。

若为网络地址其主机位都为0,明显看出IP地址202.112.14.137的5个主机位为0 1001,所以不是网络地址,也不是广播地址,而是主机地址。


2、求题1中IP202.112.14.137/27的网络地址、主机地址以及定向广播地址和全局广播地址。


其主机地址是其本身,即202.112.14.137。

网络地址:网络地址也就是子网,主机位都置为0,即IP地址202.112.14.137的5个主机位都为0:

IP地址:1100 1010.0111 0000.0000 1110.1000 1001

网络地址:1100 1010.0111 0000.0000 1110.1000 0000

网络地址转为10进制,即202.112.14.128是其网络地址。

也可以这样计算,将二进制的IP地址和子网掩码按位与(&),也就是全1则1,得到的结果再转为十进制,则为网络地址:

IP地址:1100 1010.0111 0000.0000 1110.1000 1001

子网掩码:1111 1111.1111 1111.1111 1111.1110 0000

按位与(&):1100 1010.0111 0000.0000 1110.1000 0000

转为二进制,其网络地址:202.112.14.128。


这里其实有一种简单的方法,在对IP地址和子网掩码按位与求网络地址时,当子网掩码每字节十进制为0或255时,则求得网络地址对应每字节的十进制为0或原IP地址每字节十进制(逢0得0,逢255数字不变)。

例:ip:8.1.72.24

子网掩码:255.255.192.0

网络地址:8.1.64.0

解析:因为子网掩码前两字节为255,则网络地址前两字节为原ip数字不变,即8和1。另外子网掩码的最后一字节为0,则对应网络地址字节位为0,即网络地址为8.1.64.0。


广播地址:将5个主机位都置为1,则为定向广播地址,将所有位(32位)都置为1,则为全局广播地址。

IP地址:1100 1010.0111 0000.0000 1110.1000 1001

定向广播地址:1100 1010.0111 0000.0000 1110.1001 1111

全局广播地址:1111 1111.1111 1111.1111 1111.1111 1111

转为10进制,得定向广播地址为202.112.14.159,全局广播地址为255.255.255.255。

一般只要求广播地址,这种方法则求其定向广播地址就行。

也可以这样计算,将二进制的IP地址和子网掩码按位与(&),也就是全1则1,然后将其主机位置为1,得到的结果再转为十进制,则为广播地址,其实也就是将网络地址的主机位(由子网掩码知)置为1:

IP地址:1100 1010.0111 0000.0000 1110.1000 1001

子网掩码:1111 1111.1111 1111.1111 1111.1110 0000

按位与(&)【网络地址】:1100 1010.0111 0000.0000 1110.1000 0000

广播地址:1100 1010.0111 0000.0000 1110.1001 1111

转为二进制:202.112.14.159。


这里也有一种简单的方法简化运算,通过IP地址和子网掩码求广播地址时,当子网掩码每字节十进制为0或255时,则求得广播地址对应每字节的十进制为255或原IP地址每字节十进制(逢0得255,逢255数字不变)。

例:ip:8.1.72.24

子网掩码:255.255.192.0

广播地址:8.1.127.255

解析:因为子网掩码前两字节为255,则网络地址前两字节为原ip数字不变,即8和1。另外子网掩码的最后一字节为0,则对应网络地址字节位为255,即广播地址为8.1.127.255。

总结:在求ip地址的网络地址(子网)和广播地址时,逢子网掩码相应字节为255时,结果不变,逢0时,变为0则网络地址,变为255则广播地址。


五、判断是否属于网络或子网的主机地址


1、以下不属于网络100.10.96.0/20的主机地址_______。

A、100.10.111.17

B、100.10.104.16

C、100.10.101.15

D、100.10.112.18


网络100.10.96.0转为二进制:

1100 1000.0000 1010.1100 0000.0000 0000

题中各选项转为二进制,看其中不同位

A:1100 1000.0000 1010.0110 1111.0001 0001

B:1100 1000.0000 1010.0110 1000.0001 0000

C:1100 1000.0000 1010.0110 0101.0000 1111

D:1100 1000.0000 1010.1110 0000.0001 0010

从左往右,可以看出D中第3字节的前四位1110不同与其它选项,所以100.10.112.18不属于网络100.10.96.0/20的主机地址。


2、以下属于子网172.112.15.19/28的主机地址_______。

A、172.112.15.17

B、172.112.15.14

C、172.112.15.16

D、172.112.15.31


由题可知,/28,即网络位为28位,主机位为4位。

即每个子网有24=16个地址,

依次下去每个地址段:

172.112.15.0-172.112.15.15

172.112.15.16-172.112.15.31

可以知道,题中子网172.112.15.19属于第二地址段中,

与题中选项对比,发现与子网172.112.15.19同在一个地址段的只有A选项172.112.15.17,即172.112.15.16-172.112.15.31。


六、子网划分和求子网掩码


1、若一个IP地址为200.100.192.0,掩码为255.255.240.0,若要将该网络分成16个子网,求对应的子网掩码。


首先根据公式2n-1<划分子网数<2n,求n的值,即划分子网数,对掩码的子网掩码位+n。

题中得n的值为4,掩码255.255.240.0转为二进制:

1111 1111.1111 1111.1111 0000.0000 0000

子网掩码:

1111 1111.1111 1111.1111 1111.0000 0000

转为十进制:255.255.255.0


注: 这里的子网掩码就是该类地址的默认掩码,例如:255.0.0.0 、255.255.0.0、255.255.255.0。


2、某公司网络地址为200.16.192.0/18,划分为16个子网,不属于16个子网地址的是_______。

A、200.16.236.0/22

B、200.16.224.0/22

C、200.16.208.0/22

D、200.16.254.0/22


由该公司的网络地址可知,网络位为18位,主机位为16位,

因为被划分为16个子网,所以16=24,即从主机位借用4bit(4位)作为子网部分。

依次将IP从第三个字节,每加4,如下:可得D选项不在范围中。


3、某公司网络的地址是192.168.192.0/20,要把该网络分成32个子网,则对应的子网掩码应该是_______,每个子网可分配的主机地址数是_______。

A.255.255.252.0

B.255.255.254.0

C.255.255.255.0

D.255.255.255.128


可知192.168.192.0/20的网络位为20位,主机位为12位,由于该网络分成32个子网,

根据2n-1<划分子网数<2n,求n的值,即划分子网数,即n=5,所以要从主机位中拿出5位来进行子网划分,12-5=7位,所以其子网掩码为255.255.255.1000 0000,即255.255.255.128,另外每个子网可分配的主机地址数为27-2=128-2=126台。


4、下列地址中,属于154.100.80.128/26的可用主机地址是_______。

A、154.100.80.128

B、154.100.80.190

C、154.100.80.192

D、154.100.80.254


网络位为26位,主机位为6位,将其IP转为二进制形式,主机位置0和置1,得到网络地址和广播地址:

网络地址:154.100.80.1000 0000

即154.100.80.128。

广播地址:154.100.80.1011 1111

即154.100.80.191。

题中要求的是属于154.100.80.128/26的可用主机地址,所以要除去子网和广播,因为它们不能给主机分配,所以可用主机地址范围为:

154.100.80.129-154.100.80.190。

根据选项,可知B选项154.100.80.190符合。


七、子网范围和子网最大主机数


1、如下图是Linux服务器中,通过ifconfig命令查看网卡ens33的配置信息,可知ens33的IP地址为_______,子网掩码为_______,子网最多可以容纳的主机数量为_______。

1667100294159.jpg


可知其中inet是IP地址,即192.168.75.129,netmask是子网掩码,即255.255.255.0,即/24,主机位为32-24=8,28=256,除去本机地址,减1,所以255。


2、求IP地址172.16.7.128/26的子网范围和子网能容纳的最大主机数。


子网范围就是网络地址(子网)—— 广播地址的范围。

题中其子网掩码为/26,即网络位为26,主机位为6。

将IP地址转为2进制:

IP地址:1010 1100.0001 0000.0000 0111.1000 0000

则网络地址(子网):1010 1100.0001 0000.0000 0111.1000 0000

转为十进制:172.16.7.128

广播地址:1010 1100.0001 0000.0000 0111.1011 1111

转为十进制:172.16.7.191

则子网范围为172.16.7.128-172.16.7.191。


子网最大主机数=2^(主机位)-2

题中子网最大主机位26-2=64-2=62


八、地址块


1、某公司分配的地址块为199.34.76.64/28,则该公司得到的地址数为_______。


因为子网掩码为/28,网络位为28位,主机位为4位,

24=16,得到的地址数为16。


2、如果子网172.6.32.0/20被划分为172.6.32.0/26,则每个子网有_______个主机地址。


可知子网掩码由/20变为/26,所以主机位被借用了6bit(6位)作为子网部分。

26=64,且因为网络地址和广播地址不能分配给主机使用,

所以64-2=62,

即每个子网有62个主机地址。


3、某高校从运营商分配到的网络地址为222.169.0.0/24至222.169.7.0/24,则可通过地址块可表示为_______,该高校最多可用计算机数为_______,其中可以分配__________个主机地址。


222.169.0.0/24至222.169.7.0/24可分别表示为:

1100 0000.0001 1000.0000 0000.0000 0000

1100 0000.0001 1000.0000 0111.0000 0000

可结合观察到两个地址中从左到右的相同位数有21位,即网络位为21位,则主机位为32-21=11位,且汇聚后的子网掩码为/21,即255.255.248.0,排除各网段中全0全1地址,排除3位,11-3=8,即可用计算机数为254×8=2032(包含了网络号和广播号要减去,28-2=256-2=254,所以为254)。可以分配主机地址为8×(28-2)=2032。


九、特殊地址特性


1、IP地址中有几类特殊的IP地址,分别是有限广播(全局广播)、直接广播(定向广播)、网络地址、全零地址和环回地址,其中_______可作为源地址,_______可作为目标地址。


关于IP地址中特殊地址,如下:

有限广播(全局广播)的网络位和主机位全为1;

直接广播(定向广播)的主机位全为1;

网络地址的主机位全为0;

全零地址的所有位全为0;

环回地址格式为127.X.X.X。

其中全零地址和环回地址可作为源地址,全零地址和网络地址不可作为目标地址。

所以题中,全零地址和环回地址可作为源地址,有限广播、直接广播和环回地址可作为目标地址。


十、主机分配和网络汇聚


1、地址块220.17.0.0-220.17.7.0的网络地址是_______,这个地址可以分配_______个主机地址。


由题可知,这是个网络汇聚,我们将地址块转为二进制形式(因为其它字节相同,这里简化,只对第三字节,其它不再累述):

220.17.0000 0000.0

220.17.0000 0001.0

220.17.0000 0010.0

220.17.0000 0011.0

220.17.0000 0100.0

220.17.0000 0101.0

220.17.0000 0110.0

220.17.0000 0111.0

从左到右,找连续相同位数,这里可以看出连续相同位数:

8×2+4+1=21,即相同位数为21位,即其子网掩码为/21。

且将220.17.0.0与220.17.7.0按位与(全1则1),可得220.17.0.0

所以得到的网络地址为220.17.0.0/21。

因为这是个C类地址,有254个,0-7实际上是8个C类地址,每个C类地址可分给主机使用的地址数为254,则254×8=2032,

即可以分配2032个主机地址。


2、某公司有2000台主机,则必须给它分配_______个C类网络,为了使该公司的网络地址在路由表中只占一行,给它指定的子网掩码必须是_______。


因为C类网络,所以2000/254≈8,所以分配8个C类网络,题中说使该公司的网络地址在路由表中只占一行,即将8个C类地址聚合在一起,可得

log2(8)=3bit,

因为C类网络的默认子网掩码为255.255.255.0(/24)

24-3=21bit,即为/21

所以给它指定的子网掩码为255.255.248.0。


3、某公司有8000台主机,采用CIDR方法进行划分,则需至少给该公司分配_______个C类网络,另外其中192.168.210.181是其一台主机地址,其网络地址为_______。


8000/254=31.49≈32个,则必须需要32个C类网络,

原来的子网掩码为255.255.255.0,即/24,

32=25,即需要5bit位,新的子网掩码为24-5=19,

(210/32)*32=192,所以其网络地址为192.168.192.0/19。


4、通过汇聚算法,能够给4个网络192.168.12.0/24、192.168.13.0/24、192.168.14.0/24和192.168.15.0/24的地址为_______。


四个网络对应的如下:

192.168.0000 1100.0/24

192.168.0000 1101.0/24

192.168.0000 1110.0/24

192.168.0000 1111.0/24

其中标出来的四个网络的前6bit相同,都是000011,即我们由最大匹配原则,可得网络位为8+8+6=22bit,即汇聚后的IP地址为192.168.12.0/22。


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