计算机网络第 4 章：网络层

本章以本站 408 真题 → 计算机网络 → 第 4 章网络层 为主，并用 408 模拟选择题第 4 章 补充真题尚未充分覆盖的 IP 多播、移动 IP、IPv6 地址压缩、RIP 更新细节等内容。站内真题显示，第 4 章的核心明显集中在 IPv4 地址与子网、路由转发、分片、ARP/DHCP/NAT、路由协议，而且经常以综合大题出现。(Any Docs)

一、先把这一章的命题地图建立起来

这一章不要按教材小节孤立学习。408 真正喜欢考的是这几条“链”。

第一条：IP地址计算链

IP地址 + 掩码 → 网络地址 → 广播地址 → 可用主机范围 → 子网划分 → CIDR聚合 → 最长前缀匹配

这是最高频。

例如网站真题中：

• 2010：192.168.5.0/24 用 /29 划分，问子网数、每子网主机数；
• 2012：180.80.77.55/22，问广播地址；
• 2017：21.3.0.0/16 划 128 个等大子网；
• 2018：四个 /21 聚合；
• 2019：一个 /20 恰好划成 5 个子网，问最小子网；
• 2021：给一个 /26 子网，判断其余子网是否可能；
• 2022：183.80.72.48/18 求网络地址；
• 2023：168.16.84.24/20 求最小、最大可分配地址。(Any Docs)

所以这块必须做到秒算。

---

第二条：IP转发链

判断目的主机是否同网 → 同网直接交付 / 异网交给默认网关 → ARP找下一跳MAC → 封装以太网帧 → 路由器查路由表 → 最长前缀匹配 → 每一跳重新封装帧

这里最重要的一句话：

普通路由转发过程中，IP源/目的地址通常不变；MAC源/目的地址逐跳改变。

只有 NAT、隧道等特殊机制才会让 IP 地址发生额外变化。

2018真题就专门考过 H1→H2 经过路由器时两端 MAC 地址；模拟题又直接问路由器转发后 IP 源、目的地址是否改变。(Any Docs)

---

第三条：IPv4分片链

MTU → 首部长度 → 最大数据部分 → 向下取8B整数倍 → 分几片 → 总长度 → MF → 片偏移

2018、2021 真题都直接考过，而且2018还是大题。(Any Docs)

---

第四条：路由协议链

RIP → 距离向量 OSPF → 链路状态 BGP → AS之间路径选择

2024 年甚至出了一个 9分大题，一次把 RIP、OSPF、TTL、eBGP/iBGP、BGP UPDATE、AS_PATH、热土豆路由全部串起来。(Any Docs)

所以路由协议已经不能只背“RIP是距离向量、OSPF是链路状态”。

---

二、网络层到底负责什么

网络层最核心的任务：

把分组从源主机所在网络送到目的主机所在网络。

其中有两个特别容易混的概念。

1. 路由选择 Routing

解决：

“去目的网络应该走哪条路？”

通常是控制平面的事情。

例如 RIP、OSPF、BGP 根据网络拓扑建立或维护路由信息。

---

2. 分组转发 Forwarding

解决：

“这个已到达路由器的分组，应从哪个接口转发？”

通常是数据平面的事情。

过程就是：

目的IP → 查询转发表 → 找输出接口 → 转发。

因此：

路由选择是“算路”； 分组转发是“按算好的路走”。

---

三、SDN：小考点，但已经出过真题

2022真题

题目：

在 SDN 网络体系结构中，SDN 控制器向数据平面的 SDN 交换机下发流表时所使用的接口是什么？

答案：

南向接口。(Any Docs)

记忆：

• 上层应用 ←→ 控制器：北向接口
• 控制器 ←→ 数据平面设备：南向接口
• 控制器之间：常说东西向接口

OpenFlow 是典型南向协议。

---

模拟题进一步问 OpenFlow 1.0 的流表可以匹配哪些层字段。

可以涉及：

• 链路层：MAC、VLAN等；
• 网络层：IP；
• 运输层：TCP/UDP端口。

不是说“SDN交换机”就只能看到网络层。(Any Docs)

---

四、IPv4地址计算：本章第一核心

---

题型一：给 IP 和子网掩码，求网络地址

最根本的方法永远是：

$$\text{网络地址}=\text{IP地址}\wedge \text{子网掩码}$$

但考试不要每次32位二进制全展开。

推荐使用块大小法。

假如某一字节掩码是 $M$，块大小：

$$B=256-M$$

找到 IP 对应字节落在哪个 $B$ 的整数倍区间。

---

2022真题

题目：

主机 IP 为 183.80.72.48，子网掩码 255.255.192.0，求网络地址。

192 对应：

$$11000000$$

所以前缀：

$$/18$$

第三字节块大小：

$$256-192=64$$

区间：

• 0～63
• 64～127
• 128～191
• 192～255

72 落入：

$$64\sim 127$$

所以网络地址：

$$\boxed{\mathrm{183.80.64.0}}$$

网站答案也是这个。(Any Docs)

---

题型二：求广播地址、最小/最大主机地址

掌握关系：

$$\text{最小主机地址}=\text{网络地址}+1$$ $$\text{最大主机地址}=\text{广播地址}-1$$

广播地址就是：

网络号不变，主机号全部置1。

---

2012真题

题目：

IP=180.80.77.55，掩码=255.255.252.0，向所在子网广播，目的地址是多少？

252 对应 /22。

块大小：

$$256-252=4$$

第三字节：

$$77\in [76,79]$$

因此：

网络地址：

$$\mathrm{180.80.76.0}$$

广播地址：

$$\boxed{\mathrm{180.80.79.255}}$$

所以答案 D。(Any Docs)

---

2023真题

题目：

主机 168.16.84.24/20 所在子网的最小、最大可分配 IP 地址？

/20：

第三字节前4位属于网络。

块大小：

$$2^{8-4}=16$$

84 所在区间：

$$80\sim 95$$

网络地址：

$$\mathrm{168.16.80.0}$$

广播地址：

$$\mathrm{168.16.95.255}$$

所以：

$$\boxed{\mathrm{168.16.80.1}}$$

到

$$\boxed{\mathrm{168.16.95.254}}$$

(Any Docs)

---

五、子网数量、主机数量

如果原网络前缀是 /m，划分后变成 /n：

借用了：

$$n-m$$

位。

子网数量：

$$2^{n-m}$$

一个子网共有：

$$2^{32-n}$$

个 IPv4 地址。

传统普通子网可分配主机地址：

$$2^{32-n}-2$$

减去：

• 网络地址；
• 广播地址。

---

2010真题

题目：

192.168.5.0/24，使用掩码 255.255.255.248 定长划分，问最大子网个数以及每个子网最多可分配地址数。

248：

$$11111000$$

所以是 /29。

借：

$$29-24=5$$

位。

子网数：

$$2^5=32$$

每个子网剩3位主机号：

$$2^3=8$$

可分配：

$$8-2=6$$

所以：

$$\boxed{32,6}$$

(Any Docs)

---

2017真题

题目：

将 21.3.0.0/16 划成128个规模相同的子网，每个子网最多可以分配多少IP地址？

因为：

$$128=2^7$$

所以借7位：

$$16+7=23$$

即 /23。

主机位：

$$32-23=9$$

可分配：

$$2^9-2=\boxed{510}$$

(Any Docs)

---

六、一个非常容易失分的问题：“地址个数”是否减2

一定看题目措辞。

如果问：

地址块中包含多少个 IP 地址？

一般：

$$2^h$$

不减2。

如果问：

可分配给主机多少个？

才通常：

$$2^h-2$$

例如网站王道模拟题：

/17 地址块恰好划分成9个子块，最小子块包含多少IP地址？

不断二分8次：

$$/17\to /25$$

所以地址数量：

$$2^{32-25}=128$$

这里不能选126，因为题目问的是地址数量而不是“可分配主机地址”。(Any Docs)

这个陷阱很典型。

---

七、不等长子网划分 VLSM：越来越重要

这类题的本质不是套公式，而是：

IP地址块只能沿二叉树不断二分。

每分一次：

$$1\text{个块}\to 2\text{个块}$$

因此总子网数增加1。

---

2019真题

题目：

将 101.200.16.0/20 划分为5个子网，问可能的最小子网可分配 IP 地址数。

开始只有1块。

要得到5块：

$$5-1=4$$

次二分。

为了让某个子网尽可能小，可以一直继续分同一个分支：

$$/20$$

第一次：

$$/21$$

第二次：

$$/22$$

第三次：

$$/23$$

第四次：

$$/24$$

最终可以形成类似：

• /21
• /22
• /23
• /24
• /24

最小 /24：

$$2^8-2=254$$

所以：

$$\boxed{254}$$

(Any Docs)

---

通用结论

如果一个 /p 地址块要求恰好划成 $k$ 个子块，并问“可能的最小子块”，连续向一个分支二分：

$$k-1$$

次，因此最深可达到：

$$/(p+k-1)$$

当然前提不能超过 /32。

这是非常好用的秒杀结论。

---

八、CIDR路由聚合

核心思想：

找若干网络地址最长公共前缀。

---

2018真题

题目给四条路由：

• 35.230.32.0/21
• 35.230.40.0/21
• 35.230.48.0/21
• 35.230.56.0/21

问可以聚合为什么？

/21 的第三字节步长：

$$8$$

这四个连续块：

$$32,40,48,56$$

共同覆盖：

$$32\sim 63$$

总长度：

$$4\times 2^{11}=2^{13}$$

所以：

$$32-13=19$$

得到：

$$\boxed{35.230.32.0/19}$$

(Any Docs)

---

一个更重要的真题：2009大题

题目先要求：

把 202.118.1.0/24 分给两个局域网，每个至少120个可分配IP。

每个需要：

$$120+2=122$$

向上取2的幂：

$$128$$

所以：

$$/25$$

于是：

• 202.118.1.0/25
• 202.118.1.128/25

之后又问 R2 如何聚合这两条路由。

两者重新聚合成：

$$\boxed{202.118.1.0/24}$$

这道题非常典型地表现出408的命题方式：

先拆分，再聚合。

(Any Docs)

---

九、最长前缀匹配

这是路由转发题的第一原则。

若一个目的地址同时匹配：

$$/16,/20,/24,/27$$

选：

$$\boxed{/27}$$

因为更具体。

---

2015真题

路由表里有：

• 169.96.40.0/23 → S1
• 169.96.40.0/25 → S2
• 169.96.40.0/27 → S3
• 0.0.0.0/0 → S4

收到：

169.96.40.5

前三条都匹配。

最长的是：

$$/27$$

所以走：

$$\boxed{S3}$$

(Any Docs)

---

一定注意

不是：

路由表从上向下碰到第一个就走。

而是：

所有匹配项中选最长前缀。

---

十、默认路由和主机路由

默认路由：

$$\boxed{0.0.0.0/0}$$

相当于：

“其他所有不知道往哪走的分组，都走这里。”

主机路由：

$$\boxed{x.x.x.x/32}$$

只匹配一台主机。

---

2009真题要求给 R1 写路由表，其中同时出现：

局域网直接路由：

202.118.1.0/25

局域网直接路由：

202.118.1.128/25

DNS服务器主机路由：

202.118.3.2/32

互联网默认路由：

0.0.0.0/0

这几种形式必须全部认识。(Any Docs)

---

十一、默认网关为什么必须和主机在同一子网

因为主机最终需要：

ARP 获取默认网关的 MAC 地址。

ARP只能在本地链路上解决下一跳MAC。

所以：

$$I{P}_H\wedge Mask=I{P}_G\wedge Mask$$

必须成立。

模拟题给主机：

11.1.1.100/8

候选网关：

• 11.1.1.1/8
• 11.1.2.1/8
• 12.1.1.1/8
• 13.1.2.1/8

主机所在网络：

$$11.0.0.0/8$$

所以前两个可以作为默认网关。(Any Docs)

---

十二、特殊IPv4地址

408很喜欢直接考。

1. 0.0.0.0

表示未指定地址。

例如 DHCP 客户端还没有IP时：

源地址可以：

$$\boxed{\mathrm{0.0.0.0}}$$

---

2. 255.255.255.255

受限广播地址。

通常只能作目的地址。

---

3. 127.0.0.0/8

环回地址。

经典：

$$\mathrm{127.0.0.1}$$

---

4. 网络地址

主机位全0。

---

5. 定向广播地址

主机位全1。

例如：

192.168.4.0/30

地址：

• .0 网络
• .1 主机
• .2 主机
• .3 广播

因此2011真题问：

目的地址 192.168.4.3 最多多少主机可以收到？

答案：

$$\boxed{2}$$

(Any Docs)

---

十三、IPv4首部：不要死背图，要知道哪些字段会考计算

最值得掌握：

---

十四、IPv4分片：必会计算模型

假设：

• MTU = $M$
• IPv4首部长度 = $H$

那么一个非末尾分片最大的数据部分：

$$D_{\max }=\lfloor \frac{M-H}{8}\rfloor \times 8$$

为什么必须乘8？

因为 Fragment Offset：

单位不是1B，而是 8B。

---

2021真题

题目：

一个总长度1580B、首部20B的IP数据报，要经过 MTU=800B 的链路，每片尽可能大，求第2片总长度和 MF。

每个片最大数据：

$$800-20=780$$

但必须取8的倍数：

$$\lfloor \frac{780}{8}\rfloor \times 8=97\times 8=776B$$

原数据部分：

$$1580-20=1560B$$

分：

第一片：

$$776B$$

第二片：

$$776B$$

第三片：

$$8B$$

第二片总长度：

$$776+20=\boxed{796B}$$

第二片后还有第三片：

$$\boxed{MF=1}$$

因此答案：

$$\boxed{796,1}$$

(Any Docs)

---

十五、片偏移怎么算

假设各片数据长度：

$$D_1,D_2,D_3,\dots$$

第1片：

$$Offse{t}_1=0$$

第2片：

$$Offse{t}_2=\frac{D_1}{8}$$

第3片：

$$Offse{t}_3=\frac{D_1+D_2}{8}$$

一般：

$$Offse{t}_i=\frac{\text{第}i\text{片之前已有的数据字节数}}{8}$$

---

2018真题大题

题目：

总长度1500B，首部20B，从MTU=800B的网络转发，求最大分片数据量、分片数、片偏移。

最大数据：

$$776B$$

原数据：

$$1500-20=1480B$$

所以：

第一片：

$$776B$$

第二片：

$$704B$$

共：

$$\boxed{2}$$

片。

偏移：

第一片：

$$0$$

第二片：

$$\frac{776}{8}=\boxed{97}$$

网站给出的结果也是：

$$\boxed{0,97}$$

(Any Docs)

---

十六、分片字段变化题

模拟题：

IP数据报经过路由器分片后，Identification、Flag、Offset、Total Length、Checksum 哪些变化？

结论：

Identification

同一个原始数据报的所有分片：

$$\boxed{\text{相同}}$$

Flag

MF可能不同。

Fragment Offset

不同。

Total Length

不同。

Header Checksum

因为首部发生变化：

$$\boxed{\text{重新计算}}$$

因此模拟题答案：

Flag、Fragment Offset、Total Length、Checksum变化，Identification不变。(Any Docs)

---

十七、两次重传的分片为什么不能混起来

模拟题非常有价值。

第一次发送UDP数据报：

• 分4片；
• 前2片丢了；
• 后2片到了。

后来应用重传同样的UDP数据：

• 新的数据报又分4片；
• 本章前2片到了；
• 后2片丢了。

能否把第一次的后2片 + 第二次的前2片拼起来？

不能。

因为两次生成的是两个不同的 IP 数据报：

$$Identificatio{n}_1\ne Identificatio{n}_2$$

接收方不会把它们当成同一原始数据报。(Any Docs)

---

十八、TTL：一道题至少要会两个方向

TTL：

每经过一台路由器减1。

注意：

交换机不减。

---

如果：

$$TT{L}_0=64$$

经过3台路由器：

$$TTL=64-3=61$$

站内 OSPF 真题就要求沿路径经过 R1、R2、R4 三台路由器，因此目的主机收到：

$$\boxed{61}$$

(Any Docs)

---

2024真题的反向问法

题目：

如果一条路径可能经过15台路由器，为确保正常接收，初始TTL至少多少？

经过15台后仍必须：

$$TTL\ge 1$$

所以：

$$TT{L}_0-15\ge 1$$

得到：

$$\boxed{TT{L}_0\ge 16}$$

(Any Docs)

这个问法值得专门记住。

---

十九、ARP：第 4 章另一个超级高频点

ARP解决：

$$\boxed{IP地址\to MAC地址}$$

注意：

不是：

MAC → IP。

2012真题直接考过，答案就是：

根据IP地址查询MAC地址。(Any Docs)

---

二十、ARP真正的难点：到底解析谁的MAC？

这是408特别爱挖坑的地方。

假设：

H1 → H2。

第一步先判断：

$$I{P}_{H1}\wedge Mask\stackrel{?}{=}I{P}_{H2}\wedge Mask$$

---

情况一：同一子网

H1要找的是：

$$\boxed{H2的MAC}$$

然后：

IP目的：

$$H2$$

帧目的MAC：

$$H2$$

---

情况二：不同子网

H1不应该ARP H2。

H1要找的是：

$$\boxed{\text{默认网关MAC}}$$

所以：

IP目的仍然是：

$$H2$$

但第一跳帧目的MAC：

$$\text{网关MAC}$$

这句话一定理解透。

---

二十一、2018真题：IP地址不变，MAC地址逐跳变化

题目：

H1和H2不在同一IP子网，H1向H2发送IP分组。问H1发出的以太网帧目的MAC，以及H2最终收到的帧的源MAC。

第一跳：

$$H1\to R$$

帧：

$$MA{C}_{src}=MA{C}_{H1}$$ $$MA{C}_{dst}=MA{C}_{R,left}$$

IP仍然：

$$I{P}_{src}=I{P}_{H1}$$ $$I{P}_{dst}=I{P}_{H2}$$

---

最后一跳：

$$R\to H2$$

帧：

$$MA{C}_{src}=MA{C}_{R,right}$$ $$MA{C}_{dst}=MA{C}_{H2}$$

所以网站答案正是：

• H1发出的目的MAC：路由器左接口；
• H2收到的源MAC：路由器右接口。(Any Docs)

---

二十二、可以直接背这个“跨网通信模型”

假设：

$$A\to R_1\to R_2\to B$$

普通路由，无NAT。

IP层始终：

$$I{P}_{src}=A$$ $$I{P}_{dst}=B$$

而帧：

第一跳：

$$A\to R_1$$

第二跳：

$$R_1\to R_2$$

第三跳：

$$R_2\to B$$

所以：

IP看端到端，MAC看一跳。

这是整章最值得背的一句话之一。

模拟题也明确考了：普通路由过程中，源IP仍为H1、目的IP仍为H3，只改变每跳MAC、TTL以及IPv4首部校验和。(Any Docs)

---

二十三、ARP缓存为空时，完整流程怎么做

模拟题：

H1和H2不同子网，ARP缓存全部为空，H1准备给H2发送IP分组，问路由器从H1方向收到的前两个帧的目的MAC。

第一件事不是直接发IP数据。

因为H1不知道网关MAC。

所以先发送：

ARP Request

目的MAC：

$$\boxed{FF:FF:FF:FF:FF:FF}$$

然后路由器回复ARP。

H1学习网关MAC后，才真正发送承载IP数据报的帧：

目的MAC：

$$\boxed{MA{C}_{\text{网关}}}$$

(Any Docs)

---

二十四、VLAN + ARP

2024真题考得非常漂亮。

题目：

交换机按端口划成多个VLAN，问哪个IP-MAC映射不会出现在H4的ARP表中？

核心：

ARP Request 是二层广播，但广播不会跨 VLAN。

所以逻辑是：

$$\text{VLAN}\Rightarrow \text{广播域}$$

不同 VLAN 里的主机，不能通过普通ARP广播互相学习。(Any Docs)

这说明第 3 章的 VLAN 和第 4 章的 ARP 很容易结合考。

---

二十五、DHCP：重点不是背DORA，而是地址状态

DHCP属于：

$$\boxed{\text{应用层}}$$

使用：

$$\boxed{UDP}$$

常见端口：

• Server：67
• Client：68

模拟题专门考过这一点。(Any Docs)

---

2015真题大题

题目中：

DHCP服务器给主机动态分配地址，问 DHCPDiscover 的源、目的IP。

主机此时：

还不知道自己的IP。

所以：

$$I{P}_{src}=\boxed{\mathrm{0.0.0.0}}$$

它也不知道 DHCP 服务器在哪里。

所以：

$$I{P}_{dst}=\boxed{\mathrm{255.255.255.255}}$$

网站真题答案正是如此。(Any Docs)

---

二十六、2015综合题特别值得吃透

同一道题还继续问：

主机ARP表为空，它访问Internet时发出的第一个以太网帧目的MAC是什么？

先找网关：

$$\boxed{FF-FF-FF-FF-FF-FF}$$

然后真正承载Internet IP分组的帧：

目的MAC：

$$\boxed{\text{默认网关MAC}}$$

最后又问：

主机默认网关配置错了，它能不能访问同一LAN中的WWW服务器？能不能访问Internet？

答案：

同网WWW

可以。

因为：

同网通信根本不需要默认网关。

Internet

不可以。

因为：

异网通信必须交给正确网关。

这道2015题实际上把：

DHCP + ARP + 同网判断 + 默认网关

全部串起来了。(Any Docs)

---

二十七、ICMP

ICMP：

网络层的重要辅助协议。

ICMP报文：

$$\boxed{\text{直接封装在IP数据报中}}$$

不是TCP，也不是UDP。

2012真题问：

谁直接为ICMP提供服务？

答案：

$$\boxed{IP}$$

(Any Docs)

---

常见功能

要知道：

• Destination Unreachable
• Time Exceeded
• Parameter Problem
• Echo Request
• Echo Reply

---

ping

使用：

$$\boxed{\text{ICMP Echo Request / Echo Reply}}$$

---

traceroute / tracert

核心原理：

人为控制TTL，让沿途路由器依次产生TTL超时相关反馈。

所以 TTL + ICMP 很容易组合。

---

模拟题还强调：

并不是IP数据报发生任何错误都一定产生ICMP差错报文。

例如某些广播、多播、ICMP差错报文本身等有特殊限制。(Any Docs)

---

关于2010真题“源抑制”

网站中的2010真题按当年教材与考试语境：

路由器因为拥塞丢弃IP分组，可以向源主机发送什么ICMP？

答案是：

$$\boxed{\text{源抑制}}$$

做这道历年题时按该年的考试体系记答案 C 即可。(Any Docs)

---

二十八、NAT / NAPT：一定分清“普通路由”和“地址转换”

这是近年综合题很喜欢的内容。

普通路由：

$$I{P}_{src},I{P}_{dst}$$

通常保持不变。

NAT：

修改 IP 地址。

NAPT：

IP地址 + 端口号一起映射。

---

二十九、2016真题：判断 NAT 后源IP

题目：

H3访问Web服务器，经过R2执行NAT后，问R2转发出去的IP分组源、目的地址。

H3原来是私网IP：

192.168.3.251

目的服务器：

130.18.10.1

R2执行NAT之后：

源地址改成 R2 公网接口：

$$\mathrm{201.1.3.10}$$

目的仍：

$$\mathrm{130.18.10.1}$$

因此：

$$\boxed{\mathrm{201.1.3.10},\mathrm{130.18.10.1}}$$

(Any Docs)

---

三十、2020 NAT综合大题：非常值得重点掌握

题目核心：

内网Web服务器也是 192.168.1.2，外部H2/H3如何访问？HTTP使用默认端口。

在R2做静态NAPT：

公网：

$$\mathrm{203.10.2.2}:80$$

映射：

$$\mathrm{192.168.1.2}:80$$

即：

$$\mathrm{203.10.2.2}:80\leftrightarrow \mathrm{192.168.1.2}:80$$

(Any Docs)

---

H2发出：

源：

$$\mathrm{192.168.1.2}$$

目的：

$$\mathrm{203.10.2.2}$$

经过 R3 源NAT：

源：

$$\mathrm{203.10.2.6}$$

目的仍：

$$\mathrm{203.10.2.2}$$

到R2后做目的映射：

源：

$$\mathrm{203.10.2.6}$$

目的变：

$$\mathrm{192.168.1.2}$$

网站给出的三阶段地址完全如此。(Any Docs)

---

NAT题统一解法

看到 NAT，最好画表：

永远不要只在脑子里改。

---

三十一、IPv6：目前真题不多，但不能不学

站内IPv6真题目前的典型是2023题，模拟题又补充了IPv6地址压缩和首部差异。(Any Docs)

---

IPv4 vs IPv6 高频对比

地址长度

IPv4：

$$32\text{ bit}$$

IPv6：

$$128\text{ bit}$$

所以IPv6地址空间是IPv4的：

$$\frac{2^{128}}{2^{32}}=\boxed{2^{96}}$$

倍。

不是96倍。

2023真题就是这个陷阱。(Any Docs)

---

首部

IPv4基本首部：

可变。

最小20B。

IPv6基本首部：

$$\boxed{40B}$$

固定。

---

校验和

IPv6基本首部：

取消首部校验和。

目的之一：

降低路由器逐跳处理开销。

模拟题专门考过。(Any Docs)

---

TTL

IPv4：

$$TTL$$

IPv6：

$$HopLimit$$

作用基本对应。

---

分片

IPv4：

路由器在需要时可以分片。

IPv6：

中间路由器不进行分片。

但不要说：

IPv6完全不能分片。

源主机仍可使用分片扩展首部。

模拟题明确把这个作为判断陷阱。(Any Docs)

---

三十二、IPv6地址压缩

两条规则。

规则1：每个16位字段删除前导0

例如：

00AB

可以写：

AB

但是：

AB00

不能写成：

AB

因为删的是末尾0。

---

规则2：连续的全0字段可以用 ::

而且一个IPv6地址中通常只能这么压缩一次，否则无法唯一还原。

例如模拟题：

8000:0000:0000:0000:D000:1230:CDEF:89A0

正确压缩：

8000::D000:1230:CDEF:89A0

不能：

8::D0:123:CDEF:89A

因为那样把非前导0删掉了。(Any Docs)

---

三十三、IPv4向IPv6过渡

2023真题要求判断：

双协议栈和隧道技术能不能用于IPv4→IPv6过渡？

答案：

$$\boxed{\text{能}}$$

所以至少掌握：

双协议栈

设备同时支持IPv4和IPv6。

隧道

例如让IPv6数据通过IPv4网络：

外面再套一层IPv4首部。

(Any Docs)

---

三十四、路由协议：先建立总框架

首先分：

AS内部

IGP：

• RIP
• OSPF

AS之间

EGP：

• BGP

考试非常喜欢问：

两台路由器是不是属于同一个自治系统？

因为这会决定：

RIP/OSPF

还是：

BGP。

---

三十五、RIP：核心是距离向量

RIP度量：

$$\boxed{\text{跳数}}$$

最大有效距离：

$$15$$ $$16=\boxed{\text{不可达}}$$

---

2010真题

R2告诉R1：

$$⟨net1,16⟩$$

意味着：

R2认为net1不可达。

因此R1当然不能通过R2到net1。

答案：

$$\boxed{D}$$

(Any Docs)

---

三十六、RIP更新：先“加1”

邻居 R2 通告：

$$D_{R2}(N)$$

R1经R2的候选距离：

$$D_{candidate}=D_{R2}(N)+1$$

再与当前路由比较。

---

模拟题

R1当前：

R2发送：

先全部加1：

$$4,5,4$$

对于直连网络：

继续0。

对于20，原下一跳就是R2，所以根据R2最新通告：

$$7\to 5$$

30：

仍4。

最终：

$$\boxed{0,5,4}$$

(Any Docs)

---

三十七、距离向量通用公式：2021真题

如果路由器 E 的邻居为 $V$，则：

$$D_E(N)=\underset{V}{\min }\left\{c(E,V)+D_V(N)\right\}$$

2021真题给：

E→A：

$$8$$

E→B：

$$10$$

E→C：

$$12$$

E→D：

$$6$$

例如 Net1：

邻居距离分别：

$$1,23,20,22$$

于是：

$$D_E(Net1)=\min \{8+1,10+23,12+20,6+22\}$$ $$=\boxed{9}$$

逐个做下来：

$$\boxed{9,20,28,20}$$

(Any Docs)

---

三十八、RIP经典缺陷：坏消息传播慢

2016真题：

R3发现某网络不可达并通知R2，但R1仍保留旧路由。R2更新后距离是多少？

R1还告诉R2：

“到该目标的距离为 2。”

那么R2可能误以为：

$$R2\to R1\to 目标$$

距离：

$$1+2=3$$

所以虽然实际上坏了，R2反而更新为：

$$\boxed{3}$$

这是：

计数到无穷 Count-to-Infinity

现象。

(Any Docs)

---

三十九、RIP收敛时间题

2024真题直接考。

如果：

路由器每30s交换一次距离向量。

距离向量信息每轮只能向外传播一跳。

因此如果某网络信息离最远路由器还需要2轮：

$$2\times 30=60s$$

网站2024题结果：

210.2.3.0/24：

$$\boxed{30s}$$

210.2.4.0/24：

$$\boxed{60s}$$

(Any Docs)

所以看到 RIP + 周期 + 拓扑图，要想到：

每一轮传播一跳。

---

四十、OSPF：核心是链路状态

RIP：

“向邻居通告到各网络的距离。”

OSPF：

“本章结合自己的链路状态告诉整个区域。”

OSPF最终让路由器拥有较完整的链路状态数据库，然后运行最短路径算法。

本质上：

$$\boxed{\text{Dijkstra}}$$

---

RIP vs OSPF

模拟题和2024真题都反复考这些区别。(Any Docs)

---

四十一、OSPF路由表题怎么做

站内真题给了一整张 LSI，并要求构造 R1 路由表。

做法不是背表。

需要：

第1步：把链路费用画在拓扑上

第2步：从当前路由器出发计算到各目标网络的最小费用

例如：

到某网络：

经R2：

$$3+4+1=8$$

经R3：

$$2+6+1=9$$

选：

$$8$$

所以第一跳：

$$R2$$

第3步：如果多个连续目的网络下一跳相同，再考虑聚合

该真题中：

192.1.6.0/24

和：

192.1.7.0/24

都经R2，所以聚合：

$$\boxed{192.1.6.0/23}$$

(Any Docs)

---

四十二、RIP、OSPF、BGP到底封装在哪

这是送分题，必须背死。

$$\boxed{\text{RIP}\to UDP}$$

端口：

$$520$$

---

$$\boxed{\text{OSPF}\to IP}$$

直接封装。

IP协议号：

$$89$$

---

$$\boxed{\text{BGP}\to TCP}$$

端口：

$$179$$

2017真题直接问：

RIP、OSPF、BGP分别由谁直接封装？

答案：

$$\boxed{UDP,IP,TCP}$$

(Any Docs)

模拟题又再次重复考了这组关系。(Any Docs)

属于一定不能失分的知识点。

---

四十三、BGP：重点开始上升

BGP是：

自治系统之间的路由协议。

不要把BGP理解成单纯的“最短路径协议”。

它更强调：

路径向量 + 策略。

---

四十四、eBGP和iBGP

eBGP

不同 AS 的 BGP 路由器之间：

$$\boxed{eBGP}$$

iBGP

同一个 AS 内部传播BGP可达信息：

$$\boxed{iBGP}$$

---

2024真题

R44属于AS4，R13属于AS1。

所以：

$$R44\to R13$$

属于：

$$\boxed{eBGP}$$

R13再告诉同AS的R14、R15：

$$\boxed{iBGP}$$

(Any Docs)

---

四十五、BGP UPDATE报文

2024真题直接问：

BGP用什么报文发布新的可达信息？

答案：

$$\boxed{UPDATE}$$

它可以：

• 宣告新的路由；
• 撤销不可达路由。

(Any Docs)

---

四十六、AS_PATH

BGP路由的重要属性之一。

例如：

路线A：

$$AS2\to AS8\to AS19$$

长度3。

路线B：

$$AS3\to AS7\to AS11\to AS19$$

长度4。

若其他重要策略条件相当，一般先偏好较短的：

$$AS\_PATH$$

所以路线B先被排除。

2024真题就这么考。(Any Docs)

---

四十七、热土豆路由

如果外部BGP路径条件相近：

尽快把分组扔出自己的自治系统。

也就是选择：

$$\boxed{\text{本AS内部成本更低的出口}}$$

2024真题中：

• R14更靠近R11；
• R15更靠近R13。

所以分别选择不同出口。(Any Docs)

模拟题也再次用AS1→AS2或AS3的两条路径考了这一点。(Any Docs)

---

四十八、2024路由大题反映的命题趋势

这道题一次考：

1. RIP还是OSPF；
2. TTL；
3. RIP收敛时间；
4. eBGP；
5. UPDATE；
6. iBGP；
7. AS_PATH；
8. 热土豆路由。

(Any Docs)

所以以后不能把：

RIP / OSPF / BGP

分开死背。

必须掌握一整个 AS 拓扑中：

IGP负责AS内部怎么到出口；BGP负责该选哪个外部路径。

这是以后很值得继续出的综合方向。

---

四十九、IP多播：真题少，但模拟题值得补

多播地址属于：

$$\mathrm{224.0.0.0}\sim \mathrm{239.255.255.255}$$

即传统D类地址范围。

---

五十、IPv4多播地址映射以太网MAC

固定前缀：

$$\boxed{01:00:5E}$$

具体映射使用IPv4多播地址的：

$$\boxed{\text{低23位}}$$

---

模拟题：

IP多播地址 238.212.24.5 映射成什么以太网MAC？

得到：

$$\boxed{01:00:5E:54:18:05}$$

(Any Docs)

这里有一个重要结论：

因为 IPv4 多播地址不是所有位都映射进MAC，所以：

不同IP多播地址可能映射到同一个以太网多播MAC。

---

五十一、IGMP

IGMP解决：

主机 ↔ 本地多播路由器之间的组成员关系。

它不是负责整个Internet多播路径计算。

模拟题：

主机加入新多播组时，应向该多播组发送 IGMP 成员关系报告。

答案正确。(Any Docs)

记住：

IGMP解决“本地有没有这个组的成员”； 多播路由协议解决“多播数据怎么跨网络走”。

---

五十二、移动IP：低频，但模拟题已经覆盖

核心概念：

归属地址 Home Address

长期固定。

转交地址 Care-of Address

表示移动主机当前所在地。

---

基本通信：

通信对端B仍然认为移动主机A的地址是：

$$\boxed{\text{归属地址}}$$

数据先送到归属网络。

归属代理截获后建立隧道：

$$\text{Home Agent}\to \text{Care-of Address}$$

模拟题给：

永久地址：

218.75.230.16

转交地址：

175.1.1.1

B发送的原始数据报目的：

$$\mathrm{218.75.230.16}$$

隧道外层数据报目的：

$$\mathrm{175.1.1.1}$$

(Any Docs)

---

三角路由

典型：

对端 → 归属代理 → 外地网络 → 移动主机。

但移动主机返回时：

可以直接通过当前网络发给通信对端。

不一定再次绕归属代理。

模拟题明确以此作为错误选项。(Any Docs)

这部分优先级明显低于IPv4和路由协议，但至少要能做判断题。

---

五十三、网络层设备：路由器

路由器最重要的三个功能：

1. 运行路由协议；
2. 维护路由表；
3. 按目的IP转发分组。

IP提供：

$$\boxed{\text{尽力而为}}$$

所以：

路由器检查IPv4首部校验和，并不代表保证数据不丢失。

2012真题就是这个陷阱。(Any Docs)

---

五十四、冲突域、广播域

这块虽然第 3 章也讲，但网络层仍会综合考。

集线器 Hub

不能隔离冲突域。

不能隔离广播域。

---

交换机 Switch

每端口隔离冲突域。

普通情况下：

不隔离广播域。

---

路由器 Router

隔离：

$$\boxed{\text{广播域}}$$

所以能抑制广播风暴跨网段传播。

2010真题直接问：

中继器、集线器、网桥、路由器，哪个能抑制广播风暴？

答案：

$$\boxed{\text{路由器}}$$

(Any Docs)

---

2020真题

图中：

• 4个Hub；
• 路由器分隔左右网络。

最终：

冲突域：

$$\boxed{4}$$

广播域：

$$\boxed{2}$$

(Any Docs)

---

五十五、路由器接口为什么要IP，交换机普通端口为什么不用

2019真题出了大题：

给若干设备选择“路由器还是交换机”，再给相应接口配置IP。

判断原则：

如果设备连接的是：

多个不同IP子网

需要网络层转发：

$$\boxed{\text{路由器}}$$

路由器每个三层接口：

都需要属于对应子网的IP。

普通二层交换机用于二层转发：

数据转发端口不需要像路由器接口一样配置IP。

网站该题最后确定：

• 设备1：路由器；
• 设备2：交换机；
• 设备3：交换机。(Any Docs)

---

五十六、2019综合题还串了 NAT + 广播

同一道题：

H3：

$$192.168.1.66/26$$

所在网络：

$$192.168.1.64/26$$

广播地址：

$$\mathrm{192.168.1.127}$$

所以H3向：

$$\mathrm{192.168.1.127}$$

发送，是该子网定向广播。

同网H4收到。

路由器不会把这个二层广播域继续扩散到其他子网。

因此题目统计：

$$\boxed{\text{只有H4}}$$

(Any Docs)

可以看到网络层大题越来越喜欢跨：

子网划分 + 网络设备 + NAT + 广播

一起考。

---

五十七、本章最重要的“七大统一算法”

备考 408 时，建议把这七套过程练到形成条件反射。

算法1：IP地址题

看到：

IP/prefix

立即求：

$$B=2^{8-r}$$

或：

$$256-M$$

找到块。

然后立刻写：

网络地址 → 广播地址 → 最小主机 → 最大主机。

---

算法2：子网规划题

给主机数量 $N$。

必须满足：

$$2^h-2\ge N$$

取最小的 $h$。

然后：

$$Prefix=32-h$$

例如需要120台：

$$2^7-2=126$$

所以：

$$/25$$

---

算法3：CIDR聚合

步骤：

1. 转网络地址；
2. 找共同前缀；
3. 检查是否连续；
4. 检查下一跳是否一致；
5. 得聚合前缀。

---

算法4：路由表转发

对目的IP：

1. 所有路由项做匹配；
2. 找匹配项；
3. 选最长前缀；
4. 没有则默认路由；
5. 还没有则丢弃。

---

算法5：跨网帧地址题

先问：

同网还是异网？

同网：

$$MA{C}_{dst}=MA{C}_{\text{目标主机}}$$

异网：

$$MA{C}_{dst}=MA{C}_{\text{默认网关}}$$

然后每过一台路由器重新封装。

普通路由过程中：

$$I{P}_{src},I{P}_{dst}$$

保持端到端。

---

算法6：分片

牢记：

$$D_{\max }=\lfloor \frac{MTU-H}{8}\rfloor 8$$

原数据：

$$D=L-H$$

偏移：

$$Offse{t}_i=\frac{\text{前面所有片数据长度}}{8}$$

MF：

• 最后一片 0；
• 其他片 1。

---

算法7：路由协议

看到 RIP：

$$D_x(y)=\underset{v}{\min }[c(x,v)+D_v(y)]$$

看到 OSPF：

建图 → 链路费用 → Dijkstra → 下一跳。

看到 BGP：

先分eBGP/iBGP → 看AS_PATH/策略 → 再看AS内部到哪个出口更近。

---

五十八、本章最容易混淆的十组概念

---

五十九、考试优先级应这样排

根据本站中的408历年真题覆盖情况，本文将把本章复习优先级排成：

S级：必须做到几乎不失分

1. IPv4地址、掩码、网络地址、广播地址

2. 定长/变长子网划分

3. CIDR聚合

4. 最长前缀匹配、路由表

5. IPv4分片

6. ARP + 默认网关 + MAC变化

7. NAT/NAPT

这些内容既有大量选择题，也极容易成为综合题组成部分。2009、2015、2018、2019、2020等大题尤其体现这一特点。(Any Docs)

A级：非常重要

8. RIP

9. OSPF

10. BGP

11. TTL

2024年9分大题说明路由协议绝对不能再作为“只背几个定义”的内容处理。(Any Docs)

B级：选择题必须会

12. DHCP

13. ICMP

14. IPv6

15. 路由器功能、广播域

---

C级：低频但用于防冷门

16. IP多播

17. IGMP

18. 移动IP

站内模拟题专门补充了这些知识点，目前很适合作为选择题防守内容。(Any Docs)

---

六十、最后给出一个真正用于做综合题的检查表

以后拿到一张复杂网络拓扑图，不要乱看。

按这个顺序走：

① 给每个接口标 IP/前缀

↓

② 求每个接口所在网络

↓

③ 给整个图划分 IP 子网

↓

④ 找哪些设备是路由器，哪些是交换机

↓

⑤ 判断源、目的是否同网

↓

⑥ 若异网，找默认网关

↓

⑦ 若问帧，先ARP下一跳MAC

↓

⑧ 若问IP，普通路由时源目的IP保持不变

↓

⑨ 若经过NAT，再改对应IP/端口

↓

⑩ 每经过路由器，TTL减1

↓

⑪ MTU不够则检查IPv4分片

↓

⑫ 查路由表时做最长前缀匹配

↓

⑬ 若路由表要求尽量少，再检查CIDR聚合

这套顺序实际上可以覆盖站内 2009、2015、2018、2019、2020以及2024多道综合真题 的主要解题结构。(Any Docs)

---

最值得现在重点吃透的几道题

如果不打算把本章题目全部刷一遍，而是希望用少量题建立题型体系，最建议按以下顺序：

1. 2009网络层大题：子网划分 + 路由表 + 主机路由 + 默认路由 + CIDR聚合。(Any Docs)
2. 2015网络层大题：DHCP + ARP + 默认网关 + 同网/异网通信。(Any Docs)
3. 2018网络层大题：子网地址 + 主机数量 + IPv4分片。(Any Docs)
4. 2020网络层大题：NAT/NAPT + IP地址逐阶段变化。(Any Docs)
5. 2021 IPv4分片选择题：把分片公式练到秒算。(Any Docs)
6. 2021距离向量选择题：Bellman-Ford更新公式。(Any Docs)
7. 2024路由协议9分大题：RIP + OSPF + TTL + BGP综合，这是目前这一章非常有代表性的综合命题方向。(Any Docs)

学透这几道，再补站内模拟题中的 IPv6地址压缩、RIP更新、IP多播MAC映射、IGMP、移动IP，第 4 章的题型框架基本就完整了。(Any Docs)