计算机网络原理：谢希仁（第8版）第四章习题答案

1. 如何理解IP地址和子网掩码的概念？

IP地址用于标识网络中的每一个设备，子网掩码则用于区分IP地址中的网络部分和主机部分。子网掩码的一个特点是，与IP地址相对应的所有位都是1。通过将IP地址与子网掩码进行按位与运算，可以确定一个IP地址所在的网络。

2. 请解释如何通过子网掩码来划分网络？

子网掩码可以用来划分网络，使得同一网络内的设备能够互相通信，而不同网络间的设备则不能直接通信。通过设置不同的子网掩码，可以将IP地址划分为不同的网络段。

3. 如何计算一个IP地址所在的网络？

要计算一个IP地址所在的网络，首先需要将IP地址转换为二进制形式，然后与子网掩码进行按位与运算。运算结果的前缀即为网络地址。

4. 请举例说明如何使用子网掩码来划分网络？

假设一个公司拥有192.168.0.0/24这个网段，可以通过设置不同的子网掩码来划分不同的子网。例如，可以将子网掩码设置为255.255.255.192，这样可以将原来的网段划分为两个子网：192.168.0.0/26和192.168.0.64/26。

5. 请解释为什么需要使用子网掩码？

使用子网掩码可以大大提高IP地址的利用率，因为可以划分出更多的子网，而每个子网内部的主机数量则较少。此外，通过合理地设置子网掩码，可以方便地管理网络，例如限制某些设备的访问权限。

6. 请简述如何配置一个网络设备（如路由器）以使用子网掩码？

在配置网络设备时，需要指定设备的IP地址和子网掩码。例如，在路由器的配置界面中，可以选择手动设置IP地址和子网掩码，或者通过DHCP服务器自动获取IP地址和子网掩码。在配置完成后，需要保存设置并重新启动设备，使配置生效。

7. 请解释什么是私有IP地址？

私有IP地址是专门为内部网络设计的IP地址，主要用于局域网内部通信。这些地址范围被保留下来，不会在互联网上使用，因此私有网络内的设备可以随意使用这些地址而不会产生冲突。常见的私有IP地址范围包括192.168.x.x、172.16.x.x至172.31.x.x以及10.x.x.x。

8. 请解释什么是NAT？NAT有什么作用？

NAT（Network Address Translation）是一种将私有IP地址转换为公共IP地址的技术。通过NAT，私有网络内的设备可以使用私有IP地址进行通信，而公共网络上的其他设备则无法直接访问这些私有地址。NAT的作用是保护私有网络的内部结构不被外部网络访问，同时也可以解决IP地址不足的问题。

9. 请简述NAT的工作原理？

NAT的工作原理是通过将私有IP地址和端口号转换为公共IP地址和端口号来实现通信的。当内部设备向外部网络发送数据包时，NAT设备会将其中的私有IP地址和端口号替换为公共IP地址和端口号；当外部网络向内部设备发送数据包时，NAT设备会将数据包中的公共IP地址和端口号替换为相应的私有IP地址和端口号。这样就可以实现在不同网络之间的通信了。