计算机考研408真题解析（2025-47 卫星网络高时延下的GBN协议优化与CIDR子网划分技术实现）

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《408真题深度解析：卫星网络高时延下的GBN协议优化与CIDR子网划分技术实现》

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摘要

本文基于2025年计算机考研408真题（卫星网络与子网划分综合题），对高时延卫星链路的性能参数进行了精确计算，并深入探讨了在信道利用率要求下，GBN（Go-Back-N）协议发送窗口大小的确定方法。同时，结合CIDR技术，给出了一个满足主机数量需求的VLSM（可变长子网掩码）子网划分方案。文章提供了完整的计算过程和C语言代码实现，旨在帮助读者掌握计算机网络中物理层、数据链路层和网络层的核心知识点。

1. 卫星网络性能分析与计算

【2025-47】
计算机考研408真题解析（2025-47 卫星网络高时延下的GBN协议优化与CIDR子网划分技术实现）


(1) 忽略卫星信号中继，TR1，TR2 调制解调开销，则 R1 到 R2 之间的卫星链路单向传播时延是多少？主机 H 向总部服务器传输数据时可达到的最大吞吐量是多少？若忽略各层协议首部开销，以及以太网的传播时延，则 H → server 上传一个 4000B 的文件，至少需要多长时间？
(2) 基于 GBN 为卫星链路设计单向可靠的链路层协议 SLP，支持 R1 → R2 发送数据。SLP 数据帧长 1500B，忽略 ACK 帧长度，要求 SLP 单向信道利用率不低于 80%，则发送窗口至少为？SLP 帧序号至少为多少？
(3) 总部给工程部分配 IP 地址空间 10.10.10.0/24，再划分为 3 个子网，生活区子网不少于 120 个，作业子网，管理区子网 IP 均不少于 60 个，H 已正确配置 IP。请问管理区子网和生活区子网地址各是多少？

1.1 传播时延与最大吞吐量

卫星链路的传播时延是影响网络性能的关键因素。

单向传播时延：信号往返距离为 2×36000 km=72000 km2 imes 36000 ext{ km} = 72000 ext{ km}2×36000 km=72000 km。

帧传输时间 TtT_tTt：帧长 1500 B=12000 bits1500 ext{ B} = 12000 ext{ bits}1500 B=12000 bits。

生活区：≥120ge 120≥120 主机 →27−2=126
ightarrow 2^7 – 2 = 126→27−2=126 可用主机 →
ightarrow→ 掩码长度 /25mathbf{/25}/25。管理区/作业区：≥60ge 60≥60 主机 →26−2=62
ightarrow 2^6 – 2 = 62→26−2=62 可用主机 →
ightarrow→ 掩码长度 /26mathbf{/26}/26。

地址分配方案（基于10.10.10.0/24）：

管理区子网：10.10.10.0/26mathbf{10.10.10.0/26}10.10.10.0/26（0-63），包含主机H (10.10.10.33/26)。作业区子网：10.10.10.64/26mathbf{10.10.10.64/26}10.10.10.64/26（64-127）。生活区子网：10.10.10.128/25mathbf{10.10.10.128/25}10.10.10.128/25（128-255）。

4. 代码实现与验证

以下C语言代码片段用于验证GBN协议窗口大小的计算逻辑。


#include <stdio.h>
#include <math.h>

// GBN协议窗口大小计算函数
int calculateGbnWindowSize(double propagationDelay, double transmissionDelay, double targetUtilization) {
    double RTT = 2 * propagationDelay;
    double a = RTT / transmissionDelay;
    // η = W / (1 + RTT/Tt)
    double minWindowSize = targetUtilization * (1 + RTT / transmissionDelay);
    return (int)ceil(minWindowSize);
}

int main() {
    double Tp = 240.0; // ms
    double Tt = 60.0;  // ms
    double targetEta = 0.8;

    int windowSize = calculateGbnWindowSize(Tp, Tt, targetEta);
    printf("传播时延 Tp: %.0f ms
", Tp);
    printf("传输时延 Tt: %.0f ms
", Tt);
    printf("目标利用率: %.0f%%
", targetEta * 100);
    printf("最小发送窗口 W: %d
", windowSize);
    
    // 验证序号位数
    int sequenceBits = (int)ceil(log2(windowSize + 1));
    printf("最小序号位数 n: %d
", sequenceBits);
    
    return 0;
}

总结与拓展

本题是计算机网络中性能分析和地址管理的经典结合。掌握卫星通信的高时延特性和GBN协议的优化策略，是解决此类问题的关键。在实际网络工程中，精确的性能计算和灵活的子网划分是网络规划的基础。

标签：#数据结构 #计算机网络 #408真题 #GBN协议 #子网划分 #C语言实现
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作者简介

周忠良，男，1968 年 10 月生，安徽桐城人，退役军官。现为资深高校教师、研究员，兼具金融科技与人工智能领域丰富实践经验。

教学领域：主讲《计算机学科专业基础（408）》《大数据分析》《JavaEE 开发》《云安全原理》《机器学习》等课程，覆盖本科至研究生层次。院校合作：曾执教于中国人民大学、大连理工大学、东北大学、北京外国语大学、北京石油化工学院、苏州大学、常州大学、盐城工学院等国内二十多所高校，累计授课超 50 门次，涵盖大数据、人工智能、金融科技等前沿方向。实践教学：主导“智慧云平台”“分布式系统架构”“金融大数据计量”等企业实训项目，注重产教融合。学术指导：指导学生获全国水下机器人大赛一等奖、算法竞赛奖项，并获“优秀指导教师”称号。

跨领域专长

技术能力：精通 Python、Java、C++等编程语言，擅长类脑计算、深度学习、大数据分析及云计算安全。金融科技：持有证券、基金执业资格，深耕量化交易、智能投顾及区块链技术研究。

荣誉与成果

军队科技进步一等奖（国家 863 项目）、二、三等奖等多项奖励曾任中国传媒大学特聘教授、清华大学 AI 项目研究员

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