用TCP-IP進行網(wǎng)際互連習題解答

李杰

QQ:459123240用TCP/IP進行網(wǎng)際互聯(lián)

習題解答4.2為不使用ARP的網(wǎng)絡接口構思一份地址綁定軟件設計草圖解答：

通過直接映射進行轉換，考慮proNET令牌環(huán)網(wǎng)絡，它使用小整數(shù)表示物理地址，并且允許用戶在把接口板安裝到計算機中時自己選擇硬件地址，對于這種網(wǎng)絡硬件，使其地址轉換易于進行的關鍵是，只要它的IP地址和物理地址可以自由選擇，那么總可以讓它們中的某些部分是相同的，一般的，分配IP地址的主機號部分為1，2，3等，然后在安裝網(wǎng)絡接口硬件時，選擇與IP地址對應的物理地址。

例如，系統(tǒng)管理員為IP地址為的計算機選擇物理地3，因為是個主機部分等于3的C類地址。對于類似proNET的網(wǎng)絡，從IP地址計算出物理地址是很容易的，這種計算是從ID地址中取其主機部分，因為只需要幾條機器指令，所以計算效率很高。由于映射可以在不引用外部數(shù)據(jù)的情況下完成，所以很易于維護。最后，不需要改變現(xiàn)在的分配或重新編譯代碼就可以在網(wǎng)絡中添加新機器。

從概念上講，選擇一個使地址轉換高效的編號方法就是選擇一個函數(shù)f，f把IP地址映射到物理地址。設計人員也可以根據(jù)硬件選擇一種物理地址編號方法。IP地址IA意味著計算PA=f(IA)

我們要f的計算高效，如果物理地址的集合受到限制，也有可以實現(xiàn)其他高效的映射，例如，在諸如ATM的面向連接的網(wǎng)絡上IP，就無法隨意選擇物理地址。在這種網(wǎng)絡中，由一臺或多臺計算機（服務器）存儲地址對，每個地址對中一個Internet地址和對應的物理地址。一般情況下，這樣的服務器把地址對存儲在主存中的一張表里，以加快搜索速度。在這種情況下，為了迅速轉換地址，軟件可以用傳統(tǒng)的哈希函數(shù)搜索地址表。

4.4設想某網(wǎng)點決定對僅在給定的網(wǎng)絡中惟一的地址ARP（不用ARP也可能實現(xiàn)地址綁定）。我們的范例程序能在與兩個這種網(wǎng)絡相連接的一個網(wǎng)關上正確地運行嗎？為什么？

解答：不可以?！皟H在給定的網(wǎng)絡中惟一的地址”意味著不同的網(wǎng)絡地址不一定唯一（可以詳細分析）。

4.8因為任何設備都有可能響應一個ARP分組的廣播，所以ARP容易上當受騙。通過增加判斷以下的語句來修改范例：（a）兩個或更多個設備響應了某個給定IP地址的請求分組。（b）一個設備接收到自己的IP地址的ARP綁定。（c）一個設備響應了多個IP地址請求分組。解答提示：在arp_in函數(shù)中的修改方法：（a）有很多種方法，比如：分析判斷多個設備的確認分組的mark，從中選出正確的，比較復雜點；或者進行屏蔽；….（b）直接屏蔽（c）直接屏蔽5.1“0”的反碼有兩個值，cksum將返回哪一個？

解答：注意cksum函數(shù)的返回值為short類型，sum為unsignedlong型，0的反碼為32個1，強制轉換為short類型后為16個1。5.3考慮為所有發(fā)往IP的數(shù)據(jù)報使用一個單一的輸入隊列的實現(xiàn)方案。這種方案的主要缺點是什么？解答：1.一個網(wǎng)絡接口由于大量數(shù)據(jù)造成的溢出將會影響所有其他接口。2.對偽網(wǎng)絡接口的判斷比較麻煩。3.優(yōu)先級處理上比較死板，只能是先到先得。5.6指出為什么在沒有數(shù)據(jù)報等待被處理的情況下，ipproc也有可能做最后一次循環(huán)，提示：考慮IP進程和一個放置數(shù)據(jù)并向IP發(fā)送報文的驅(qū)動程序之間的定時處理。解答：當ipgetp選擇了一個數(shù)據(jù)報之后進行發(fā)送，若對方未成功接收而等待時間已超，則ipproc會再做一次循環(huán)。6.2散列表元的數(shù)目決定了桶散列方案的有效性，因為它決定了的平均長度。如果希望平均每個不多于3個表項，那么要保存1000條需要多大的內(nèi)存？解答：由題意算出散列表元的數(shù)目為1000/3≈334個每個表元大小為4B，每個表項的大小為32B

所以需要的內(nèi)存大小為32B*1000+4B*334=33336B6.3如果過程rtdel調(diào)用rtfree而不是使用宏RTFREE，結果怎樣？解答：由rtfree函數(shù)定義：

int

rtfree(structroute*prt){if(!Route.ri_valid)returnSYSERR;wait(Route.ri_mutex);RTFREE(prt);signal(Route.ri_mutex);returnOK;}當rtdel調(diào)用rtfree函數(shù)后，可能會出現(xiàn)如下的死鎖情況：

wait(Route.ri_mutex)wait(Route.ri_mutex)Signal(Route.ri_mutex)Signal(Route.ri_mutex)

7.2仔細查看ipputp和ipfhcopy過程。會不會出現(xiàn)ipputp將分片的最大有效長度估計得過小的情況？為什么？解答：Int

ipputp(unsignedifn,IPaddr

nh,struct

ep*pep){

struct

netif

*pni=&nif[ifn];

struct

ip*pip;

int

hlen,maxdlen,tosend,offset,offindg;if(pni->ni_state==NIS_DOWN){//判斷接口是否啟用

freebuf(pep);returnSYSERR;}pip=(struct

ip*)pep->ep_data;//復制數(shù)據(jù)部分

if(pip->ip_len<=pni->ni_mtu){//若數(shù)據(jù)報長度小于最大傳輸單元，則不用分片

pep->ep_nexthop=nh;pip->ip_cksum=0;iph2net(pip);pep->ep_order&=~EPO_IP;pip->ip_cksum=cksum((WORD*)pip,IP_HLEN(pip));returnnetwrite(pni,pep,EP_HLEN+net2hs(pip->ip_len));}/*else,weneedtofragmentit*/if(pip->ip_fragoff&IP_DF){//確定是否能夠分片

IpFragFails++;

icmp(ICT_DESTUR,ICC_FNADF,pip->ip_src,pep,0);returnOK;}

maxdlen=(pni->ni_mtu-IP_HLEN(pip))&~7;//確定可發(fā)送的最大數(shù)據(jù)量pni->ni_mtuoffset=0;//上面的pni是網(wǎng)絡接口單元最大傳輸量

offindg=(pip->ip_fragoff&IP_FRAGOFF)<<3;//偏移量，但這里左移3保存了分片控制的那3位

tosend=pip->ip_len-IP_HLEN(pip);//要發(fā)送數(shù)據(jù)的長度，注意這里是pip->len。

while(tosend>maxdlen){if(ipfsend(pni,nh,pep,offset,maxdlen,offindg)!=OK){//如果發(fā)送失敗，丟棄

IpOutDiscards++;

freebuf(pep);returnSYSERR;}

IpFragCreates++;//否則，分片數(shù)+1

tosend-=maxdlen;//將發(fā)送數(shù)據(jù)的長度減去最大可發(fā)送數(shù)據(jù)量，表示已經(jīng)發(fā)送一個分片。//新偏移量置為最大可發(fā)送數(shù)據(jù)量+當前偏移量，表示下一個分片的數(shù)據(jù)從這里開始offset+=maxdlen;

offindg+=maxdlen;}//接下來的代碼，處理最后一個分片IpFragOKs++;

IpFragCreates++;

hlen=ipfhcopy(pep,pep,offindg);//由于是最后一個分片，直接用offindg復制到原來

pip=(struct

ip*)pep->ep_data;/*slidetheresidualdown*/

memcpy(&pep->ep_data[hlen],&pep->ep_data[IP_HLEN(pip)+offset],tosend);/*keepMF,ifthiswasafragtostartwith*/pip->ip_fragoff=(pip->ip_fragoff&IP_MF)|(offindg>>3);pip->ip_len=tosend+hlen;pip->ip_cksum=0;iph2net(pip);pep->ep_order&=~EPO_IP;pip->ip_cksum=cksum((WORD*)pip,hlen);pep->ep_nexthop=nh;returnnetwrite(pni,pep,EP_HLEN+net2hs(pip->ip_len));}然后是發(fā)送一個數(shù)據(jù)報片函數(shù)：Int

ipfsend(struct

netif

*pni,IPaddr

nexthop,struct

ep*pep,unsignedoffset,unsignedmaxdlen,unsignedoffindg){

struct

ep

*pepnew;

struct

ip*pip,*pipnew;

int

hlen,len;

pepnew=(struct

ep*)getbuf(Npool);//分配新緩沖區(qū)

if(pepnew==(struct

ep*)SYSERR)returnSYSERR;

pepnew->ep_order=~0;

hlen=ipfhcopy(pepnew,pep,offindg);/*copytheheaders*/pip=(struct

ip*)pep->ep_data//復制數(shù)據(jù);

pipnew=(struct

ip*)pepnew->ep_data;//分配數(shù)據(jù)格式

pipnew->ip_fragoff=IP_MF|(offindg>>3);

pipnew->ip_len=len=maxdlen+hlen;//確定首部長

pipnew->ip_cksum=0;iph2net(pipnew);

pepnew->ep_order&=~EPO_IP;

pipnew->ip_cksum=cksum((WORD*)pipnew,hlen);

memcpy(&pepnew->ep_data[hlen],&pep->ep_data[IP_HLEN(pip)+offset],maxdlen);//復制數(shù)據(jù)

pepnew->ep_nexthop=nexthop;returnnetwrite(pni,pepnew,EP_HLEN+len);}該函數(shù)其實和iputp類似。不多說了然后是復制數(shù)據(jù)報首部函數(shù)Int

ipfhcopy(struct

ep

*pepto,struct

ep

*pepfrom,unsignedoffindg){

struct

ip

*pipfrom=(struct

ip*)pepfrom->ep_data;unsignedi,maxhlen,olen,otype;unsignedhlen=(IP_MINHLEN<<2);//最小IP數(shù)據(jù)報頭部長度，轉換成字節(jié)

if(offindg==0){//第一個IP分片,所有的數(shù)據(jù)報頭都拷貝過來，包括選項部分

memcpy(pepto,pepfrom,EP_HLEN+IP_HLEN(pipfrom));returnIP_HLEN(pipfrom);}/*以下說明不是第一個IP分片*/

memcpy(pepto,pepfrom,EP_HLEN+hlen);//先拷貝除IP選項外的報頭，注意有EP_HLEN/*copyoptions*//*拷貝選項部分*/

maxhlen=IP_HLEN(pipfrom);//現(xiàn)在的報頭，比如有IP選項了

i=hlen;//最小報頭，沒有IP選項

while(i<maxhlen){//說明有IP選項

otype=pepfrom->ep_data[i];//IP選項

olen=pepfrom->ep_data[++i];//選項長度

if(otype&IPO_COPY){//該選項復制到所有數(shù)據(jù)報片中

memcpy(&pepto->ep_data[hlen],&pepfrom->ep_data[i-1],olen);

hlen+=olen;}elseif(otype==IPO_NOP||otype==IPO_EOOP){//選項表結束

pepto->ep_data[hlen++]=otype;

olen=1;}i+=olen-1;if(otype==IPO_EOOP)break;}/*padtoamultipleof4octets*/while(hlen%4)//填充到4字節(jié)的整數(shù)倍

pepto->ep_data[hlen++]=IPO_NOP;returnhlen;}

由于每個數(shù)據(jù)報片必須含有一個首部，因此一次可發(fā)送的最大數(shù)據(jù)量應該是mtu減去ip首部的長度，然后截斷為最接近8的倍數(shù)。&~7實現(xiàn)截短，而ipfhcopy函數(shù)大部分代碼要考慮到IP選項的細節(jié)。據(jù)協(xié)議標準，有些選項只應當出現(xiàn)在第一個數(shù)據(jù)報片中，而其他一些應當出現(xiàn)在所有的數(shù)據(jù)報片中。所以有可能會出現(xiàn)ipputp將分片的最大有效長度估計得過小。7.9每當一個數(shù)據(jù)報片到達時，就為這個數(shù)據(jù)報的壽命重置初始值，與在第一個數(shù)據(jù)報片到達進給整個數(shù)據(jù)報設置一個壽命字段相比，有什么優(yōu)點及缺點？解答：優(yōu)點：一般來說，分片的時間間隔不大，第一種方法使得分片丟失在短時間內(nèi)被發(fā)現(xiàn)，使得資源利用率提高，發(fā)送方能過及早知道分組丟失情況，不容易和重發(fā)分組混淆。缺點：初始值不好設定，如果采用第二種方法，則初始值就是超時時延的一半.8.1考慮過程icsetsrc，在什么情況下循環(huán)語句遍歷了所有接口后，仍然找不到一個匹配接口？解答：但執(zhí)行代碼的主機或路由器不是目的主機時候，會發(fā)生這種情況?？赡艿脑颍?.IP分組在傳輸過程中產(chǎn)生錯誤。2.這是一個重定向報文。8.5假設一個網(wǎng)關為某個含有子網(wǎng)的地址的目的站生成了一個ICMP“重定向”報文（即子網(wǎng)掩碼延伸超過了地址中的網(wǎng)絡部分）。它應該將此“重定向”報文作為“主機重定向”，還是“網(wǎng)絡重定向”？為什么？提示：參考[RFC1812]。解答： 主機重定向 網(wǎng)關必須檢查新路由，以決定這是一條指定主機的路由還是一條指定網(wǎng)絡的路由。為了做到這一點，它檢查與此路由相關聯(lián)的子網(wǎng)掩碼，如果掩碼覆蓋掉的不僅僅是網(wǎng)絡部分，則ipredirct說明這個報文是一個“主機重定向”，否則它說明此報文為“網(wǎng)絡重定向”舉例說明。10.7一個服務器系統(tǒng)能同時使用多少個UDP端口？一個典型的客戶工作站又使用多少個？

解答：可以使用netstat–anb查看UDP端口使用情況1.一臺服務器，開啟DNS服務，正常負載情況下，UDP端口占用不超過1000