题目

某主机的 MAC 地址为 00-15-C5-C1-5E-28，IP 地址为 10.2.128.100（私有地址）。题 47-a 图是网络拓扑，题 47-b 图是该主机进行 Web 请求的 1 个以太网数据帧前 80 个字节的十六进制及 ASCII 码内容。

题 47-a 图 网络拓扑：

题 47-b 图 以太网数据帧（前 80 B）：

题 47-c 图 以太网帧结构：

字段	目的 MAC 地址	源 MAC 地址	类型	数据	CRC
长度	6 B	6 B	2 B	46 ~ 1500 B	4 B

题 47-d 图 IP 分组头结构（按字节偏移列出主要字段）：

字节偏移	字段（位宽）
0	版本（4 b）+ 头部长度（4 b）
1	服务类型（8 b）
2~3	总长度（16 b）
4~5	标识（16 b）
6~7	标志（3 b）+ 片偏移（13 b）
8	生存时间 TTL（8 b）
9	协议（8 b）
10~11	头部校验和（16 b）
12~15	源 IP 地址（32 b）
16~19	目的 IP 地址（32 b）

请参考图中的数据回答以下问题。

(1) Web 服务器的 IP 地址是什么？该主机的默认网关的 MAC 地址是什么？

(2) 该主机在构造题 47-b 图的数据帧时，使用什么协议确定目的 MAC 地址？封装该协议请求报文的以太网帧的目的 MAC 地址是什么？

(3) 假设 HTTP/1.1 协议以持续的非流水线方式工作，一次请求 - 响应时间为 RTT，rfc.html 页面引用了 5 个 JPEG 小图像，则从发出题 47-b 图中的 Web 请求开始到浏览器收到全部内容为止，需要多少个 RTT？

(4) 该帧所封装的 IP 分组经过路由器 R 转发时，需修改 IP 分组头中的哪些字段？

解析

(1) Web 服务器 IP + 默认网关 MAC

先在帧 dump 里定位字段位置：

以太网帧 = 14 B 帧头（6 + 6 + 2）+ IP 数据报。所以第 14 字节是 IP 头开始位置（字节 0 起算的话，IP 头的字节 0 在帧的字节 14）。

• IP 头中目的 IP 在字节偏移 16~19 → 在帧里位于 14 + 16 = 30 ~ 33 字节
• 帧里第 30~33 字节是：40 aa 62 20（十六进制）→ 转十进制 = 64.170.98.32

→ Web 服务器 IP = 64.170.98.32

从 dump 里数字节的小技巧：每行 16 字节（图中标号 0000、0010、0020、0030、0040 是字节偏移）。第 30 字节 = 0020 行的第 0 字节 = 0020 行第一个 hex 40。

默认网关 MAC：

帧的前 6 字节是目的 MAC。这帧目的是去 Internet（跨网段），所以目的 MAC 必然是默认网关（即路由器 R）的 MAC——不是 Web 服务器的 MAC（跨网段时主机不知道远端 MAC，也不该用）。

帧前 6 字节 = 00 21 27 21 51 ee → 默认网关 MAC = 00-21-27-21-51-EE。

跨网段通信的 MAC 规则：链路层目的 MAC 是"下一跳"的 MAC——本网段内目标主机的 MAC，或下一跳路由器的 MAC。当目的 IP 跨网段时是后者。

(2) 构造帧时如何拿到目的 MAC

主机要把 IP 分组送往 Web 服务器，IP 头里写了目的 IP（64.170.98.32），但链路层目的 MAC 必须是默认网关的 MAC——主机要先获取这个 MAC。

主机用 ARP 协议：广播一条 ARP 请求"谁是 10.2.128.1"，路由器收到后单播回应"我的 MAC = 00-21-27-21-51-EE"。

封装 ARP 请求的以太网帧的目的 MAC：ARP 请求是广播——目的 MAC = FF-FF-FF-FF-FF-FF。

ARP 在协议栈中的位置：ARP 不算严格的"网络层协议"，但运行在网络层和数据链路层之间的"接口处"，由网络层调用、其报文直接封装在以太网帧里（不进 IP 头）。

(3) HTTP/1.1 非流水线的 RTT 数

非流水线持久连接的工作模式：客户端必须收到上一个对象的完整响应后，才能发下一个请求——和早期 HTTP/1.0 短连接的"每对象 1 RTT"基本相同，只是省了 TCP 三次握手。

页面包含 1 个 HTML 主页 + 5 个 JPEG 引用图片 = 6 个对象。

总 RTT 数 = 6 RTT（每个对象 1 RTT 请求 - 响应）。

三档 HTTP 模式速记：

模式	对象数 N 时的 RTT 总数	主要差异
HTTP/1.0 短连接		每对象都重新 TCP 握手（+1 RTT）+ 请求-响应（+1 RTT）
HTTP/1.1 非流水线持久		共用一个 TCP，每对象串行 1 RTT
HTTP/1.1 流水线持久		客户端可同时发出多个请求，并行返回

(4) 经路由器 R 时 IP 头的哪些字段会变

R 是 NAT 路由器——除了普通路由器都会做的 TTL 减 1 + 重算校验和，还要做"私有 → 公有"地址转换：

字段	是否修改	修改细节
源 IP 地址	是	私有 10.2.128.100 → 路由器外网 IP 101.12.123.15
TTL	是	每经过一个路由器减 1
头部校验和	是	TTL 和源 IP 都改了，校验和必须重新计算
目的 IP / 总长度 / 协议 / ...	否	不修改

答案：源 IP 地址、TTL、头部校验和。

如果触发分片，还会变更：当数据报长度超过下一段链路 MTU 时，总长度、标志（MF / DF）、片偏移也会被改写——但本题数据帧总长可从 IP 头总长度字段看到 = 0x01EF = 495 B（< 1500 B），不需要分片。所以不变。

NAT 中 TCP/UDP 端口号也要改：除了 IP 头的源 IP 字段，传输层（TCP / UDP）头里的"源端口"也要改写，并重算 TCP/UDP 校验和。本题问的是 IP 分组头字段，不涉及传输层。

编者注（生僻术语）：题 47-b 图中每行的最左边 4 位字符（如 0000、0010、0020）是字节偏移标号，不是帧内容——这是 hexdump 工具的标准格式，初学者可能会把这些数当成帧的一部分。