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

网络 10.153.160.0/22 被划分为前缀为 /24 的等大子网。共有多少个子网 N？

10.153.160.0/22/24

N =

2.IPv4 子网划分困难

某主机地址为 10.20.35.25/25。其子网广播地址的最后一个数（第四个八位组）x 是多少？

10.20.35.25/25

x =

3.计算机网络中等

为什么 Wi-Fi 使用冲突避免（CSMA/CA）而不是冲突检测？

A无线电信号从不发生冲突
BWi-Fi 每个网络只允许一台设备
C无线站点在发送时无法可靠地检测到冲突
D冲突检测只在光纤线缆上起作用，在共享的无线信道上不起作用

4.计算机网络困难

基于 TCP 的 HTTP/2 出现队头阻塞（head-of-line blocking）的原因是：

A一个丢失的 TCP 报文段会使所有多路复用的流延迟，直到该报文段被重传
BHTTP/2 使用 UDP
C服务器无法处理并行请求
D每个请求都需要自己新的 TCP 连接，因此后面的请求要排队等待

5.数制中等

把 −117 写成 8 位补码模式。再把该模式当作无符号二进制数读出：它的十进制值 U 是多少？

N = −1178 bit

U =

6.数制困难

把各位设置为 1000 1111 >> 3 的 8 位结果。该结果的十进制值 R 是多少？

1000 1111>> 3

R =

3溶液

1.IPv4 子网划分

答案: N = 4

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).

借用位

24 − 22 = 2

子网数

N = 2² = 4

答案

N = 4

每个 /24 子网有 2⁸ − 2 = 254 个可用主机。

2.IPv4 子网划分

答案: x = 127

IPv4 子网划分：一个地址有 32 位。前缀 /p 表示前面多少位标识网络；其余 32 − p 位为主机编号。一个子网有 2³²⁻ᵖ 个地址，但第一个（网络地址）和最后一个（广播地址）不能分配给主机，所以可容纳 2³²⁻ᵖ − 2 台主机。例外：/31（点对点链路，RFC 3021）的 2 个地址都用于主机，/32 只有一个地址（单个主机或环回地址）。

块大小

2⁷ = 128

该主机所在子网

网络: ⌊25/128⌋·128 = 0

广播: 0 + 128 − 1 = 127

可用主机: 1 … 126

答案

x = 127

3.计算机网络

答案: C · 无线站点在发送时无法可靠地检测到冲突

为什么是这个答案

无线发射机在发送时听不到其他较弱的信号，而且有些站点彼此隐藏。因此 802.11 采用随机退避等待并使用确认。

答案

C · 无线站点在发送时无法可靠地检测到冲突

4.计算机网络

答案: A · 一个丢失的 TCP 报文段会使所有多路复用的流延迟，直到该报文段被重传

为什么是这个答案

TCP 按顺序交付字节，因此一次丢包会使该连接上的所有流停滞。QUIC（HTTP/3）基于 UDP 独立处理各个流。

答案

A · 一个丢失的 TCP 报文段会使所有多路复用的流延迟，直到该报文段被重传

5.数制

答案: U = 139

位置计数制：每个数位的值等于该数字乘以基数的某次幂。二进制各位的权为 1、2、4、8、16、……；十六进制为 1、16、256、……，A–F 代表 10–15。在 8 位补码中，最左边一位的权是 −128 而不是 +128，负数就是这样存储的。

取反加一

117 = 0111 0101

取反后: 1000 1010

+1 → 1000 1011

按无符号数读取

1000 1011₂ = 256 − 117 = 139

答案

U = 139

6.数制

答案: R = 17

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。

逐位计算

右移 3 位，把每一位向右移动 3 个位置；从右端移出的位丢失，左侧补入 0。

1000 1111 >> 3

= 0001 0001

结果的值

0001 0001₂ = 17

答案

R = 17

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