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

某部门在一个子网内需要 645 个主机地址。足够使用的最长前缀 p（最小子网）是多少？

645 hosts

p =

2.IPv4 子网划分困难

某主机地址为 10.20.156.169/26。其子网中最后一个可用主机地址的第四个八位组 x 是多少？

10.20.156.169/26

x =

3.计算机网络中等

HTTP 是无状态的。网站通常如何在多个请求之间保持用户的登录状态？

A使用保存会话标识符或令牌的 cookie
B把密码存储在 URL 中
C给每个用户分配一个固定 IP 地址
D让 TCP 连接保持打开好几天

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

5.数制中等

设置各位，使其以 8 位补码存储 −63。按无符号数读取，该位模式的值 U 是多少？

N = −638 bit

U =

6.数制困难

把各位设置为 1110 1101 AND 1111 0110 的 8 位结果。该结果的十进制值 R 是多少？

1110 1101AND1111 0110

R =

3溶液

1.IPv4 子网划分

答案: p = 22

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）。

所需主机位

2⁹ − 2 = 510 < 645

2¹⁰ − 2 = 1022 ≥ 645 → h = 10

前缀长度

p = 32 − 10 = 22

答案

p = /22

2.IPv4 子网划分

答案: x = 190

块大小

2⁶ = 64

该主机所在子网

网络: ⌊169/64⌋·64 = 128

广播: 128 + 64 − 1 = 191

可用主机: 129 … 190

答案

x = 190

3.计算机网络

答案: A · 使用保存会话标识符或令牌的 cookie

为什么是这个答案

服务器设置一个包含会话 ID 或令牌的 cookie，浏览器在每次请求时把它发回，从而让服务器识别用户。

答案

A · 使用保存会话标识符或令牌的 cookie

4.计算机网络

答案: A · 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

A · 从靠近用户的服务器提供缓存内容

5.数制

答案: U = 193

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

63 = 0011 1111

取反后: 1100 0000

+1 → 1100 0001

按无符号数读取

1100 0001₂ = 256 − 63 = 193

答案

U = 193

6.数制

答案: R = 228

逐位计算

AND 只有在两位都为 1 时才得 1。

1110 1101

AND 1111 0110

= 1110 0100

结果的值

1110 0100₂ = 228

答案

R = 228

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