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 192.168.10.0/24 需要划分为至少 30 个相等的子网。若借用尽可能少的位，每个子网有多少可用主机 H？

192.168.10.0/2430 subnets

H =

2.IPv4 子网划分困难

某主机地址为 10.20.155.100/28。其网络地址的第四个八位组 x 是多少？

10.20.155.100/28

x =

3.计算机网络中等

交换机通常工作在 OSI 的哪一层？

A物理层（第 1 层）
B数据链路层（第 2 层）
C传输层（第 4 层）
D网络层（第 3 层）

4.计算机网络困难

内容分发网络（CDN）主要如何提高 Web 性能？

A提高用户自己家庭连接的带宽
B用更快的传输协议取代 TCP
C从靠近用户的服务器提供缓存内容
D免去 DNS 查询

5.数制中等

8 位模式 1001 1001 以补码形式存储一个有符号整数。它的十进制值 N 是多少？

1001 10018 bit

N =

6.数制困难

把各位设置为 1110 0001 >> 1 的 8 位结果。该结果的十进制值 R 是多少？

1110 0001>> 1

R =

3溶液

1.IPv4 子网划分

答案: H = 6

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）。

借用的位数

2⁵ = 32 ≥ 30 → b = 5, /29

每个子网的主机数

2³ − 2 = 6

答案

H = 6

2.IPv4 子网划分

答案: x = 96

块大小

2⁴ = 16

该主机所在子网

网络: ⌊100/16⌋·16 = 96

广播: 96 + 16 − 1 = 111

可用主机: 97 … 110

答案

x = 96

3.计算机网络

答案: B · 数据链路层（第 2 层）

为什么是这个答案

标准交换机学习 MAC 地址并在第 2 层转发帧。三层交换机还具备路由功能。

答案

B · 数据链路层（第 2 层）

4.计算机网络

答案: C · 从靠近用户的服务器提供缓存内容

为什么是这个答案

CDN 在许多边缘位置放置内容副本，并（通常通过 DNS）把用户引导到附近的服务器。这降低了延迟以及源服务器的负载。

答案

C · 从靠近用户的服务器提供缓存内容

5.数制

答案: N = −103

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。

位权相加

其余各位保持正常的正权值。

−128 + 16 + 8 + 1 = −103

答案

N = −103

6.数制

答案: R = 112

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 1 位，把每一位向右移动 1 个位置；从右端移出的位丢失，左侧补入 0。

1110 0001 >> 1

= 0111 0000

结果的值

0111 0000₂ = 112

答案

R = 112

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