计算机网络：速成包

公式表、每个专题的关键方法步骤和 6 道练习题，完整解答附在最后。

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1公式与方法

IPv4 子网划分

每个子网的主机数: 2^{(32 − prefix)} − 2 (/31: 2, /32: 1)
块大小: 256 − (mask octet)
网络地址: IP AND 掩码
广播地址: IP OR (NOT 掩码)：主机位全部置 1
借用 n 位得到的子网数: 2ⁿ

数制

位权: 二进制 2^k，八进制 8^k，十六进制 16^k
转为十进制: Σ d_k·b^k
从十进制转换: 除以基数，余数从下往上读
十六进制 ↔ 二进制: 一位十六进制数 = 4 位二进制
二进制补码: 按位取反后加 1

2练习题

1.IPv4 子网划分中等

一个子网使用掩码 255.255.255.128。它有多少个可用主机地址 H？

255.255.255.128

H =

2.IPv4 子网划分困难

一台路由器有到以下网络的路由：10.60.200.0/24, 10.60.201.0/24。能覆盖所有这些网络的单条汇总路由，其最长前缀长度 p 是多少？

10.60.200.0/24 … 10.60.201.0/24

p =

3.计算机网络中等

为什么实时视频通话通常优先使用 UDP？

A低延迟比重传每个丢失的数据包更重要
B所有视频都必须使用 UDP
CUDP 会自动加密数据
DUDP 保证每个数据包都能到达，因此画面永远不会卡住

4.计算机网络困难

Diffie-Hellman 密钥交换本身能实现什么？它的弱点是什么？

A它为网站签发证书，但只适用于短密钥
B它在公开信道上直接加密大量数据，但对于大文件和视频来说太慢了
C它用密码认证双方用户，但需要一台中央服务器
D它在公开信道上协商出共享密钥，但单独使用时易受中间人攻击

5.数制中等

设置各位，使其以 8 位补码存储 −99。按无符号数读取，该位模式的值 U 是多少？

N = −998 bit

U =

6.数制困难

把各位设置为 0011 0111 AND 1011 0000 的 8 位结果。该结果的十进制值 R 是多少？

0011 0111AND1011 0000

R =

3溶液

1.IPv4 子网划分

答案: H = 126

IPv4 subnetting: an address has 32 bits. The prefix /p says how many leading bits identify the network; the remaining 32 − p bits number the hosts. A subnet has 2³²⁻ᵖ addresses, but the first (network address) and last (broadcast address) cannot be given to hosts, so 2³²⁻ᵖ − 2 hosts fit. Exceptions: a /31 (point-to-point link, RFC 3021) uses both of its 2 addresses for hosts, and a /32 is one single address (a single host or a loopback).

前缀长度

255.255.255.128 = /25

可用主机数

2⁷ − 2 = 126

答案

H = 126

2.IPv4 子网划分

答案: p = 23

路由汇总：汇总路由 a.b.c.0/p 覆盖前 p 位相同的所有网络。把第一个和最后一个网络中不同的那个八位组写成二进制；相同的前导位数加上它前面各八位组的位数，就是最长的汇总前缀。

比较各位

200 = 11001000

201 = 11001001

相同的前导位：7

前缀长度

p = 16 + 7 = 23

答案

p = /23

汇总路由：10.60.200.0/23

3.计算机网络

答案: A · 低延迟比重传每个丢失的数据包更重要

为什么是这个答案

重传丢失的数据包会增加延迟；实时媒体可以容忍一定的丢包，因此使用 RTP 等基于 UDP 的协议。

答案

A · 低延迟比重传每个丢失的数据包更重要

4.计算机网络

答案: D · 它在公开信道上协商出共享密钥，但单独使用时易受中间人攻击

为什么是这个答案

Diffie-Hellman 让双方推导出同一个窃听者无法计算的密钥。除非对交换的值进行签名或以其他方式认证，否则中间的攻击者可以分别与每一方进行独立的交换。

答案

D · 它在公开信道上协商出共享密钥，但单独使用时易受中间人攻击

5.数制

答案: U = 157

设置比特位：每一位对应 2 的一个幂（128、64、…、1）。一个十六进制数字恰好是四位，在 8 位补码中最左边的位权重为 −128。按位运算对每个位位置分别进行。

取反加一

99 = 0110 0011

取反后: 1001 1100

+1 → 1001 1101

按无符号数读取

1001 1101₂ = 256 − 99 = 157

答案

U = 157

6.数制

答案: R = 48

逐位计算

AND 只有在两位都为 1 时才得 1。

0011 0111

AND 1011 0000

= 0011 0000

结果的值

0011 0000₂ = 48

答案

R = 48

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