🏷️ 知识点：路由表

R1 和 R2 是一个自治系统中采用 RIP 路由协议的两个相邻路由器，R1 的路由表如表 1 所示，当 R1 收到 R2 发送的报文（见表 2）后，R1 更新后的 3 个路由表项中距离值从上到下依次为（ ）。

A. 0、4、3 B. 0、4、4 C. 0、5、3 D. 0、5、4

路由表 路由器

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正确答案：D

RIP 协议采用距离向量算法，路由器根据邻居发来的路由更新报文更新自己的路由表。 更新时，对于每个目的网络，计算通过邻居的新距离：邻居报告的距离加上从本路由器到邻居的跳数（相邻路由器跳数为 1），然后与当前距离比较，若新距离更小则更新，若相等或更大则保持原路由。

对于目的网络 10.0.0.0，R1 当前为直接连接，距离 0； R2 报告距离 3，新距离为 3+1=4，大于 0，因此保持距离 0 不变。

对于目的网络 20.0.0.0，R1 当前距离 7 通过 R2； R2 报告距离 4，新距离为 4+1=5，小于 7，因此更新为距离 5。

对于目的网络 30.0.0.0，R1 当前距离 4 通过 R2； R2 报告距离 3，新距离为 3+1=4，等于当前距离，因此保持距离 4 不变。

更新后三个路由表项的距离值依次为 0、5、4，对应选项 D。

某路由器的路由表如下所示。如果它收到一个目的地址为 192.168.10.23 的 IP 数据报，那么它为该数据报选择的下一跳路由器地址是（ ）。

A. 192.168.1.35 B. 192.168.2.66 C. 直接投递 D. 丢弃

路由表 路由器

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正确答案：B

路由表匹配遵循最长前缀匹配原则。 目的地址 192.168.10.23 的前三个八位组为 192.168.10，而路由表中前三条特定网络条目分别为 192.168.1.0、192.168.2.0 和 192.168.3.0，这些通常表示/24 网络（即子网掩码 255.255.255.0），因此它们分别覆盖 192.168.1.x、192.168.2.x 和 192.168.3.x 的地址范围。 由于 192.168.10.23 不在这些范围内，故不匹配。

第四条条目 0.0.0.0 是默认路由（子网掩码 0.0.0.0），匹配任何目的地址。 因此，该数据报将匹配默认路由，其下一跳路由器地址为 192.168.2.66。 选项 A 对应 192.168.3.0 网络的下一跳，不匹配； 选项 C 和 D 均不符合路由表规则。

（8 分）如果磁盘的每个磁道分成 9 个块，现有一文件有 A、B、…、I 共 9 个记录，每个记录的大小与块的大小相等，若磁盘转速为 6000RPM，每读出一块后需要 2.5ms 的处理时间。若忽略其他辅助时间，且一开始磁头在即将要读 A 记录的位置，试问：

（1）如果将这些记录顺序存放在一磁道上，则顺序读出该文件需多少时间？ （2）若要求顺序读出的时间最短，则应该如何安排文件的存放位置？

路由表

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**【解析】** 本题考查磁盘的性能分析及优化。

(1) 每分钟 6000 转，则旋转 1 周所需的时间为 10ms，旋转 1 个记录需 $\frac{10}{9}$ ms。

由于记录是顺序存放的，读完 A 记录后需 2.5ms 完成对数据的处理，此时磁头已转到后面的块上，但第二次应读 B 记录，则磁盘需空转大半圈回到序号为 2 的块，那么磁头从开始读 A 到开始读 B 的间隔中，应该转了 $1+\frac{1}{9}=\frac{10}{9}$ 圈。同理，对从 B 到 C、从 C 到 D、…、从 H 到 I 的读操作也需花费额外的旋转时间，而转到 I 时，读数据需要转 $\frac{1}{9}$ 圈，故读出 9 个记录需花费的时间为： $$\left(\frac{10}{9}\times 8+\frac{1}{9}\right)\times 10+2.5=92.5\text{ms}$$

注意：该题还有更简便的计算方法，即可以注意到，从开始读 A 到最后读完 I 一共转了 9 圈（不理解的读者可以自己在圈上面数一数），即处理完前八个数据 + 读第九个数据的时间一共是 $10\times 9=90$ ms，而再加上最后的 2.5ms 的处理时间即可，一共是 $90+2.5=92.5$ ms。

(2) 在 (1) 中，由于额外的旋转时间导致了读取记录的时间较长，为了减少额外的旋转时间，可以对记录块的存放顺序作修改。考虑到每读取一个记录后需 2.5ms 的数据处理时间，磁盘旋转 3 块所需的时间是 3.33ms，因此可以每间隔 3 块存放相应的记录块，即 1 存放 A、5 存放 B、9 存放 C、4 存放 D、8 存放 E、3 存放 F、7 存放 G、2 存放 H、6 存放 I，如下图所示。

此时，读出整个文件需要的时间为 $(4\times 10/9)\times 8+1.11+2.5=39.17\text{ms}$ 。

注意：这里也可以按照上问中给的第二种方法，从开始读 A 到最后读完 I 一共转了 $3+6/9=11/3$ 圈，再加上最后处理的 $2.5\text{ms}$ ，所以最后的时间为 $11/3\times 10+2.5=39.17\text{ms}$ 。

（9 分）考虑某路由器具有下列路由表项：

（1）假设路由器接收到一个目的地址为 142.150.71.132 的 IP 分组，请确定该路由器为该 IP 分组选择的下一跳，并解释说明。

（2）在上面的路由器表中增加一条路由表项，该路由表项使以 142.150.71.132 为目的地址的 IP 分组选择“A”作为下一跳，而不影响其他目的地址的 IP 分组转发。

（3）在上面的路由表中增加一条路由表项，使所有目的地址与该路由表中任何路由表项都不匹配的 IP 分组被转发到下一跳“E”。

（4）将 142.150.64.0/24 划分为 4 个规模尽可能大的等长子网，给出子网掩码及每个子网的可分配地址范围。

路由表 子网划分

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**【解析】** （1）在使用 CIDR 时会有多个匹配结果，应从匹配结果选择具有最长网络前缀的路由。首先 142.150.0.0/16 和 142.150.71.132 是相匹配的，前面 16 位相同，下面分析其他项：

① 142.150.64.0/24 和 142.150.71.132 不匹配，因为前 24 位不相同。

② 142.150.71.128/28 和 142.150.71.132 的前 24 位是匹配的，只需看后面 4 位是否一样，128 的二进制为 1000 0000，132 的二进制为 1000 0100，前 4 位相同，故匹配了 28 位。

③ 142.150.71.128/30 和 142.150.71.132 的前 24 位是匹配的，但后面的 6 位中第 6 位不一样，故不匹配。

因此，根据最长网络前缀的匹配原则，应根据第 2 个路由表项转发，下一跳路由为 B。

（2）欲达到题目的要求，只需构造一个网络前缀和该地址匹配 32 位就行了，即针对 142.150.71.132 的特定主机路由，增加的表项为：网络前缀 142.150.71.132/32、下一跳 A。

（3）增加 1 条默认路由：网络前缀 0.0.0.0/0、下一跳 E。

（4）要划分成 4 个规模尽可能大的子网，则需要从主机位中划出 2 位作为子网位（2²=4，CIDR 广泛使用之后允许子网位可以全 0 和全 1）。

各子网地址分别为：142.150.64.0000 0000；142.150.64.0100 0000；142.150.64.1000 0000；142.150.64.1100 0000。子网掩码应该为 255.255.255.192。可分配地址范围需将主机号中全 0 和全 1 的都去掉。因此各子网的地址分配方案如下：

• 子网地址：142.150.64.0/26   地址范围：142.150.64.1 ~ 142.150.64.62
• 子网地址：142.150.64.64/26   地址范围：142.150.64.65 ~ 142.150.64.126
• 子网地址：142.150.64.128/26  地址范围：142.150.64.129 ~ 142.150.64.190
• 子网地址：142.150.64.192/26  地址范围：142.150.64.193 ~ 142.150.64.254

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某网络拓扑如题 47 图所示，其中路由器内网接口、DHCP 服务器、WWW 服务器与主机 1 均采用静态 IP 地址配置，相关地址信息见图中标注；主机 2～主机 N 通过 DHCP 服务器动态获取 IP 地址等配置信息。

(1) DHCP 服务器可为主机 2～主机 N 动态分配 IP 地址的最大范围是什么？主机 2 使用 DHCP 协议获取 IP 地址的过程中，发送的封装 DHCP Discover 报文的 IP 分组的源 IP 地址和目的 IP 地址分别是什么？

(2) 若主机 2 的 ARP 表为空，则该主机访问 Internet 时，发出的第一个以太网帧的目的 MAC 地址是什么？封装主机 2 发往 Internet 的 IP 分组的以太网帧的目的 MAC 地址是什么？

(3) 若主机 1 的子网掩码和默认网关分别配置为 255.255.255.0 和 111.123.15.2，则该主机是否能访问 WWW 服务器？是否能访问 Internet？请说明理由。

DHCP ARP 协议 路由表

1）DHCP 服务器可为 主机 2 ~ 主机 N 动态分配 IP 地址的最大范围是：111.123.15.5 ~ 111.123.15.254；主机 2 发送的封装 DHCP Discover 报文的 IP 分组的源 IP 地址和目的 IP 地址分别是 0.0.0.0 和 255.255.255.255。

2）主机 2 发出的第一个以太网帧的目的 MAC 地址是 ff-ff-ff-f-ff-ff，封装主机 2 发往 Internet 的 P 分组的以太网帧的目的 MAC 地址是 00-a1-a1-a1-a1-a1。

3）主机 1 能访问 WWW 服务器，但不能访问 Internet。.由于主机 1 的子网掩码配置正确而默认网关 IP 地址被错误地配置为 111.123.15.2（正确 IP 地址是 111.123.15.1)，所以主机 1 可以访问在同一个子网内的 WWW 服务器，但当主机 1 访问 Internet 时，主机 1 发出的 IP 分组会被路由到错误的默认网关（111.123.15.2)，从而无法到达目的主机。

网络空间是继陆海空地之后的"第五疆域"，网络技术是网络疆域建设与治理的基础。路由算法与协议是网络核心技术之一。对其准确认知，合理选择与应用，对网络建设十分重要。假设现有互联网中的 4 个自治系统互连拓扑示意图如题 47 图所示。其中，AS1 运行内部网关协议 RIP；AS3 规模较小，自治系统内任意两个主机间通信，经过路由器数不超过 15 个；AS4 规模较大，自治系统内任意两个主机间通信，经过路由器数量可能超过 20 个。

请回答下列问题：

（1）若仅有 RIP 和 OSPF 内部网关协议供选择，则 AS4 应选择哪个协议？（1 分）

（2）若 AS3 中的某主机向本自治系统另一主机发送 1 个 IP 分组，为确保该 IP 分组能正常接收，则该 IP 分组的初始 TTL 值应至少设置为多少？（1 分）

（3）设 AS1 中的路由器同一时刻启动，启动后立即构建并交换初始距离向量，之后，每隔 30s 交换一次最新的距离向量。则从交换初始距离向量时刻算起，R11~R16 路由器均获到达网络 210.2.4.0/24 的正确路由，至少需多长时间？（2 分）

（4）R44 向 R13 通告到达网络 136.5.16.0/20 路由时，由 BGP 协议哪类会话完成？通过哪个 BGP 报文通告？R13 通过 BGP 协议的哪类会话将该网络可达性信息通告给 R14 和 R15?（3 分）

（5）若 R14 和 R15 均收到分别由 R11、R12、R13 通告的到达网络 136.5.16.0/20 的可达性信息为：

目的网络：136.5.16.0/20，AS 路径：AS2 AS8 AS19，下一跳：R11

目的网络：136.5.16.0/20，AS 路轻：AS3 AS7 AS11 AS19，下一跳：R12

目的网络：136,5.16.0/20，AS 路径：AS4 AS10 AS19，下一跳：R13

则在无策略约束情况下，R14 和 R15 更新路由表后，各自路由表中到达网络 136.5.16.0/20 路由的下一跳分别是什么（用路由器名称表示）?（2 分）

路由协议 路由表

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1）AS4 应选择 OSPF 协议。理由：

• RIP（Routing Information Protocol）采用 跳数（hop count）作为度量标准，最大跳数限制为 15，超过 15 跳的网络将被视为不可达。因此，AS4 内部通信可能超过 20 个路由器的情况下，RIP 不能正常工作。
• OSPF（Open Shortest Path First）采用 链路状态路由，支持大规模网络，并且没有严格的跳数限制，适合规模较大的自治系统（如 AS4）。因此，AS4 应选择 OSPF 作为内部网关协议。

2）应该被设置为 16。AS3 内部任意两个主机之间通信，最多需要经过 15 个路由器。TTL（Time To Live）值在每经过一个路由器时减 1，若 TTL 变为 0，分组将被丢弃。因此，为了确保 IP 分组能够到达目标主机，初始 TTL 至少应设置为 16，这样即使经过 15 个路由器，TTL 仍剩 1，可以成功到达目标主机。

3）AS1 运行的是 RIP（Routing Information Protocol），采用 距离向量路由算法，每 30 秒 交换一次最新的距离向量，并使用 逐跳扩散（Bellman-Ford 算法）更新路由表。假设网络 210.2.4.0/24 最初只被某个路由器（如 R1）知道，其他路由器需要逐步学习该路由信息。每次 RIP 更新，信息只能传播 1 跳，即相邻路由器在下一次交换后获得该路由。直到 R11~R16 均获得正确路由时，最好情况下至少需要经历 2 跳（从 R14 出发，经过 2 个周期传播至每个路由器）。每次传播耗时 30 秒，则 2 跳需要 2 × 30 = 60 秒。

4）如果路由器属于不同的自治系统，它们之间运行 eBGP（External BGP）进行路由通告。如果路由器属于同一个自治系统，它们之间运行 iBGP（Internal BGP）来传播外部学到的 BGP 路由信息。在 BGP 中，路由更新信息使用 UPDATE（更新）报文 进行通告，包含 网络前缀（136.5.16.0/20）及其路径属性（如 AS Path、下一跳等）。R44 → R13：通过 eBGP 会话，使用 UPDATE 报文通告路由信息。R13 → R14, R15：通过 iBGP 会话，使用 UPDATE 报文通告路由信息。

5）在 BGP（边界网关协议）中，默认情况下，路由选择遵循以下决策过程（无策略约束时）：

1. 最短 AS 路径优先（首要准则）：BGP 会优先选择 AS 路径最短 的路由。
2. 若 AS 路径相同，则选取最小的下一跳路由 ID（RID）或基于其他 BGP 规则。分析 R14 和 R15 的可选路由：