题目

某网络拓扑如题 47 图所示，其中 R 为路由器，主机 H1～H4 的 IP 地址配置以及 R 的各接口 IP 地址配置如图中所示。现有若干台以太网交换机（无 VLAN 功能）和路由器两类网络互连设备可供选择。

结构（文字版）：

• R（路由器）：左接口接 Internet，下接口 IF1 = 192.168.1.253/30，连到设备 1
• 设备 1（待判断）：上接口 IF1，左接口 IF2 → 设备 2，右接口 IF3 → 设备 3
• 设备 2（待判断）：上接口 IF1 → 设备 1；下挂两台主机 H1（192.168.1.2/26，默认网关 192.168.1.1）、H2（192.168.1.3/26，默认网关 192.168.1.1）
• 设备 3（待判断）：上接口 IF1 → 设备 1；下挂两台主机 H3（192.168.1.66/26，默认网关 192.168.1.65）、H4（192.168.1.67/26，默认网关 192.168.1.65）

请回答下列问题：

(1) 设备 1、设备 2 和设备 3 分别应选择什么类型网络设备？

(2) 设备 1、设备 2 和设备 3 中，哪几个设备的接口需要配置 IP 地址？并为对应的接口配置正确的 IP 地址。

(3) 为确保主机 H1～H4 能够访问 Internet，R 需要提供什么服务？

(4) 若主机 H3 发送一个目的地址为 192.168.1.127 的 IP 数据报，网络中哪几个主机会接收该数据报？

解析

(1) 设备类型判断

先看主机所在子网的网络号（用 IP 与掩码 /26 做"按位与"）：

主机	IP	子网号
H1	192.168.1.2/26	192.168.1.0
H2	192.168.1.3/26	192.168.1.0
H3	192.168.1.66/26	192.168.1.64
H4	192.168.1.67/26	192.168.1.64

/26 的子网号位数 = 26 - 24 = 2 位。这 2 位有 4 种组合 (00, 01, 10, 11) → 192.168.1.0/26、.64/26、.128/26、.192/26 四个 /26 子网。H1/H2 在第 0 个子网（基址 .0），H3/H4 在第 1 个子网（基址 .64）。

判定每个设备：

• 设备 2：H1 / H2 在同一子网（192.168.1.0/26）→ 它们之间通信不需要跨网段 → 设备 2 只需"二层透传"，选交换机。
• 设备 3：H3 / H4 同样在同一子网（192.168.1.64/26）→ 同理 选交换机。
• 设备 1：H1 子网（.0/26）与 H3 子网（.64/26）不同 → 它们之间通信必须跨子网 → 设备 1 必须能隔离广播域 + 路由跨子网，选路由器。

关键判据"广播域 vs 冲突域"：

• 物理层（集线器 Hub）：既不隔冲突域，也不隔广播域
• 数据链路层（交换机 Switch）：隔冲突域、不隔广播域
• 网络层（路由器 Router）：两者都隔

本题不同子网间要避免广播扩散（特别是后面问到"广播帧只在本子网传"），必须用路由器。

(2) 哪些设备需要配 IP

只有路由器接口需要配 IP（交换机做二层转发，本身不需要 IP）→ 只有设备 1 需要配。

算 IF1 接口 IP（与 R 直连的接口）：

R 的下接口 IP = 192.168.1.253/30。/30 的子网号占 30 位，主机号 2 位 → 4 种组合 (00, 01, 10, 11) 中：

• ..00 = 子网地址（192.168.1.252）
• ..01 = R 接口地址（192.168.1.253）
• ..10 = 设备 1 IF1 接口（192.168.1.254） ← 题目要求
• ..11 = 广播地址（192.168.1.255）

把 .253 写成二进制 11111101 看最后 2 位 → 01。再换 10 即 11111110 = .254。

算 IF2、IF3 接口 IP（连接 H1/H2 子网、H3/H4 子网的接口）：

主机的"默认网关"就是路由器在该子网的接口 IP：

• IF2（连 H1/H2 子网，192.168.1.0/26）= H1 的默认网关 = 192.168.1.1
• IF3（连 H3/H4 子网，192.168.1.64/26）= H3 的默认网关 = 192.168.1.65

(3) R 需要提供的服务

H1 ~ H4 都是 192.168.x.x 私有地址（C 类私有地址段：192.168.0.0/16）→ 不能直接出 Internet（运营商路由器看到私有地址会丢）。

R 必须提供 NAT（Network Address Translation，网络地址转换）服务——把私有源 IP 替换成 R 的某个公网 IP，让数据能在公网中往返。

私有地址段速记：A 类 10.0.0.0/8，B 类 172.16.0.0/12，C 类 192.168.0.0/16。这三段是 RFC 1918 保留给内网使用，不会在公网上路由。家用宽带的"光猫 + 路由器"出口就是 NAT。

(4) H3 发往 192.168.1.127 的数据报谁会收到

先识别 192.168.1.127 是什么：

• 192.168.1.127 = 11000000 10101000 00000001 01111111
• H3 自己的子网是 192.168.1.64/26 → 子网内主机号占低 6 位
• 127 的低 6 位 = 111111 = 全 1
• 高 26 位 = 11000000 10101000 00000001 01 = 192.168.1.64/26 的子网号 ✓

→ 192.168.1.127 是 H3 所在子网（192.168.1.64/26）的定向广播地址。

广播谁会收到：

• 设备 3（交换机）会把帧从所有非进入端口广播出去 → 本子网所有主机都收到
• 但设备 1 是路由器，会拦截广播——路由器不转发 IP 层广播到其他子网，避免广播风暴扩散到全网
• 所以 H1 / H2 / R 都收不到

→ 接收者只有 H4（H3 自己发的，不算"接收"）。

路由器隔离广播域的"产品"用途：本题就是这条性质的考查。如果设备 1 选交换机就糟了——H3 一个广播会让全公司主机都收到。

本子网定向广播 vs 受限广播：

• 本子网广播 = 子网号 + 主机号全 1（如 192.168.1.127 / .192）
• 受限广播 = 255.255.255.255（不含子网信息，DHCP Discover 用这个）
• 两种都会被路由器拦截，但前者携带子网信息、可在精确知道目标子网时使用。