🏷️ 知识点：窗口大小限制

以下滑动窗口协议中，一定按序接收到达的分组的有（ ）。 I. 停止—等待协议 II. 后退 N 帧协议 III. 选择重传协议

A. I 和 II B. I 和 III C. II 和 III D. I、II 和 III

协议数据单元 窗口大小限制

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正确答案：A

停止—等待协议的发送窗口和接收窗口大小均为 1，发送方每发送一个分组后必须等待确认，才能发送下一个分组。 接收方一次只处理一个分组，因此分组到达的顺序与发送顺序完全一致，一定按序接收。

后退 N 帧协议中，接收方只按序接收分组。 如果某个分组丢失或出错，发送方会重传该分组及之后的所有分组，接收方对乱序到达的分组直接丢弃，确保只有顺序正确的分组被接受，因此也保证按序接收。

选择重传协议允许接收方缓存乱序到达的分组，即分组到达时可能不是按序的，但接收方会将这些分组暂时存储，等待缺失分组到达后再按序交付给上层。 因此，分组到达时不一定按序，不满足“一定按序接收到达的分组”的条件。

综上，只有停止—等待协议和后退 N 帧协议一定按序接收分组，对应选项 A。

下列关于滑动窗口的说法中，错误的是（ ）。 Ⅰ. 对于窗口大小为 $n$ 的滑动窗口，最多可以有 $n$ 帧已发送但没有确认 Ⅱ. 假设帧序号有 3 位，采用连续 ARQ 协议，发送窗口的最大值为 4 Ⅲ. 在 GBN 协议中，如果发送窗口的大小为 16，则至少需要 4 位序列号才能保证协议不出错

A. Ⅰ和Ⅱ B. 仅Ⅲ C. Ⅰ和Ⅲ D. Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ

窗口大小限制

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正确答案：D

本题考查了有关滑动窗口的相关知识。 对于窗口大小为 $n$ 的滑动窗口（发送窗口+接收窗口），发送窗口表示在还没有接收到对方确认信息的情况下，发送方最多还能发送多少个数据帧； 而接收窗口应该 $\ge 1$ ，所以发送窗口就应该 $\le n-1$ ，则最多只能有 $n-1$ 帧已发送但未收到确认。 所以 I 错误。 连续 ARQ 协议包括两种，后退 $N$ 帧（GBN），以及选择性重传(SR)，当采用后退 $N$ 帧协议时，发送窗口大小必须满足 $Wt\le 2^n-1$ ，而选择重传则是应该满足 $Wt\le 2^{n-1}$ ，而发送窗口最大值应该为 $\text{MAX}\{2^3-1,2^{3-1}\}=\text{MAX}\{7,4\}=7$ ，所以 II 错误。 同时，由 $2^n-1\ge 16$ ，可以得出 $n\ge 5$ 。 所以 III 错误。

对于滑动窗口协议，如果分组序号采用 3 比特编号，发送窗口大小为 5，则接收窗口最大是（ ）。

ARQ协议 窗口大小限制

A. 2 B. 3 C. 4 D. 5

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正确答案：B

对于一般的如果要满足在窗口中发送缓存的帧序号不存在二义性，那么需要满足 窗口大小限制 ：发送窗口大小 + 接收窗口大小 ≤2n。例如当 n=3 时，若发送窗口大小 + 接收窗口大小大于帧序号数，那么说明其容纳下的帧数已经超过了帧的序号，则对于接收方，一定会出现重复的帧号，此时若出现故障，就不能辨别是同帧号中哪一个帧出现了丢失

A 和 B 建立 TCP 连接，MSS 为 1KB。某时，慢开始门限值为 2KB，A 的拥塞窗口为 4KB，在接下来的一个 RTT 内，A 向 B 发送了 4KB 的数据（TCP 的数据部分），并且得到了 B 的确认，确认报文中的窗口字段的值为 2KB，那么，请问在下一个 RTT 中，A 最多能向 B 发送的数据（ ）。

A. 2KB

B. 5KB

C. 5KB

D. 4KB

通信指标 窗口大小限制

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正确答案：A

首先，TCP 发送方的实际发送窗口大小由拥塞窗口（cwnd）和接收方通告窗口（rwnd）共同决定，取两者最小值。 初始时，cwnd = 4 KB，ssthresh = 2 KB，由于 cwnd > ssthresh，因此 A 处于拥塞避免阶段。 在拥塞避免阶段，当发送的数据在一个 RTT 内被全部确认后，cwnd 会线性增加一个 MSS（1 KB），因此更新后的 cwnd = 4 KB + 1 KB = 5 KB。 然而，确认报文中携带的窗口字段值为 2 KB，即接收方通告窗口 rwnd = 2 KB。 因此，下一个 RTT 中 A 的发送窗口大小为 min ( cwnd , rwnd ) = min ( 5 KB , 2 KB ) = 2 KB 所以，A 最多能向 B 发送 2 KB 数据。

第一次传输时，设 TCP 的拥塞窗口的慢启动门限初始值为 8（单位为报文段），当拥塞窗口上升到 12 时，网络发生超时，TCP 开始慢启动和拥塞避免，那么第 12 次传输时拥塞窗口大小为（ ）。

A. 5

B. 6

C. 7

D. 8

协议数据单元 窗口大小限制

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正确答案：B

首先，根据 TCP 拥塞控制机制，初始慢启动门限 ssthresh=8，拥塞窗口 cwnd 从 1 开始。 在慢启动阶段，cwnd 每轮次翻倍：第 1 次传输 cwnd=1，第 2 次传输 cwnd=2，第 3 次传输 cwnd=4，第 4 次传输 cwnd=8（达到 ssthresh，进入拥塞避免）。 拥塞避免阶段每轮次 cwnd 加 1：第 5 次传输 cwnd=9，第 6 次传输 cwnd=10，第 7 次传输 cwnd=11，第 8 次传输 cwnd=12。 此时网络发生超时，超时后将 ssthresh 设置为当前 cwnd 的一半，即 12/2=6，cwnd 重置为 1。 超点后重新开始慢启动：第 9 次传输 cwnd=1，第 10 次传输 cwnd=2，第 11 次传输 cwnd=4。 由于此时 cwnd=4 小于 ssthresh=6，仍处于慢启动，但慢启动的目标是使 cwnd 达到 ssthresh，因此从第 11 次传输到第 12 次传输，cwnd 应从 4 增长至 ssthresh 值 6，而不是翻倍到 8。 故第 12 次传输时 cwnd=6。

TCP 是互联网中的传输层协议，TCP 协议进行流量控制的方式是（ ）。

A. 使用停等 ARQ 协议

B. 使用后退 N 帧 ARQ 协议

C. 使用固定大小的滑动窗口协议

D. 使用可变大小的滑动窗口协议

窗口大小限制

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正确答案：D

TCP 协议采用可变大小的滑动窗口协议来实现流量控制。 在 TCP 通信中，接收方通过每个确认报文段中的窗口字段（即接收窗口 rwnd）向发送方通告其当前可用的缓冲区大小。 发送方根据这个窗口值动态调整自己的发送窗口，确保发送的数据量不会超过接收方的处理能力，从而防止缓冲区溢出和数据丢失。 这种方式允许 TCP 适应网络状况和接收方负载的变化，实现高效的端到端流量管理。 相比之下，停等 ARQ 协议和后退 N 帧 ARQ 协议主要用于差错控制，而非流量控制； 固定大小的滑动窗口协议缺乏灵活性，无法适应动态变化的网络环境。 因此，TCP 的流量控制依赖于可变大小的滑动窗口机制。

(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：管理区子网、生活区子网、作业区子网。已知管理区子网地址为 10.10.10.33/26，若生活区子网不少于 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。请问作业区子网和生活区子网地址各是多少？

ARQ协议 子网划分

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1）计算卫星链路的单向传播时延：在忽略卫星信号中继、TR1、TR2 调制解调开销的情况下，R1 到 R2 之间的卫星链路单向传播时延主要取决于电滋波在太空中的传播速度以及卫星与地球之间的距离。卫星到地球表面的距离大约为 36000km。电磁滋波在太空中的传播速度接近光速，即约每秒 300000 公里。因此，R1 和 R2 之间的卫星链路的 单向传播时延 可以计算为：时延 = 2×距离/速度 = 2×36000km/(300000km/s) = 0.24 秒。

计算传播时延注意需要 × 2，因为需要通过卫星中转，首先地面 → 卫星，然后卫星 → 地面 计算主机 H 向总部服务器可达到的最大传输量：最大吞叶量与链路带宽和传播时延相关。在忽路一些开销的情况下，可以通过链路带宽和传播时延来计计算。一般公式为：吞吐量=传播时延+数据帧大小/链路带宽数据帧大小当数据帧大小足够大时，即发送足够多的数据时。吞吐量最大，近似于链路带宽，为 200kbps。H → Server 上传一个 4000B 文件至少需要多长时间：这里需要计算传播时延和传输时间，传播时间刚刚计算了等于 0.24s，传输时间 = 文件大小（比特）/ 带宽（bps） = 4000B / 200kbps = 0.16s。总时间 = 0.24s + 0.16s = 0.4s。

2）本题考察 GBN 的 连续 ARQ 协议 计算：U=RTT+Td +Ta N⋅Td其中 SLP 数据帧长为 1500B，数据帧传输时间Td= 1500B / 200kbps = 0.06s。RTT= 两倍单向传播时延 = 0.48s。确认帧大小和数据帧一致都为 1500B，所以确认帧传输时间Ta=Td= 0.06s。如果要求 GBN 的信道利用率不低于 80%，就是要满足这个公式：0.48+0.06N×0.06 ≥80%计算得到N≥7.2，这里N就是发送窗口的大小，所以 发送窗口最小为 8。在 GBN 中，接收窗口大小为 1，根据 窗口大小限制，假设帧序号比特数为 k，需要满足2k≥8+1=9，所以k=4，即 帧序号至少为 4 位。

3）本题考察 变长子网划分，如果主机位长度为 N，那么子网内可用的 IP 地址数（不包括网络地址和广播地址）的个数就是2N−2。生活区子网需要不少于 120 个 IP 地址，计算2N−2≥120，可以得到N=7，所以子网掩码为 25 位，子网地址为 10.10.10.128/25，范围是 10.10.10.129 到 10.10.10.254（注意主机地址不能为全 0 或者全 1）。作业区子网需要不少于 60 个 IP 地址，计算2N−2≥60，可以得到N=6，所以子网掩码为 32 位，子网地址为 10.10.10.64/26，范围是 10.10.10.65 到 10.10.10.126。