3.4 可靠传输

3.4.1 基本概念

 

 

假如接收端检测到了有一个帧出现错误，那就告诉发送方：哥们，有一个帧出错了，麻烦重发一下。

试想一下这样一种情况，假如接收方告诉发送方的话是有误的，欺骗的，那会引起更大的灾难。

后面我们会介绍三种实现可靠传输的方法。

 

一般情况下，有线链路的误码率比较低，为了减少开销，并不要求数据链路层向上层提供可靠传输服务，即使出现误码，可靠传输的问题由上层处理。

无线链路易受干扰，误码率较高，因此要求数据链路层必须向上层提供可靠传输服务。

 

 

 

 

 

3.4.1 停止-等待协议

发送方每发送完一个分组后，就停止发送下一个分组。并且缓存还不能清掉，等到接收到接收方的确认ACK那就清掉缓存，并且发送下一个分组。如果接收方发送的是否认NAK没有收到，那就重发。

 

 

但是实际情况更复杂，我们来看下面这种情况。一开始传输的时候就出现错误，并且接收方收不到，也就不会发ACK或者NAK，那这样就一直等着。破冰的办法就是超时计时器。比往返时间略大一点，超时了还没收到回复，那就重传。

 

 

既然发送方发送的数据分组可能丢失，那我接收方发送的接收分组也可能会丢失。这必然会造成超时重传。假设这个重传的也达到了接收方，那么问题来了，接收方如何判断该数据分组是不是重复的呢？

为了避免出现分组重复，必须给分组带上序号。

 

 

通过确认分组丢失的情况，引出了给确认分组编号的操作。

请大家思考一下：既然数据分组需要编号，那么确认分组是否也需要编号呢？

如果我们的确认迟到了，发送方到点重传了，收到重复确认，那他怎么知道是对1还是0的确认呢？所以得编号

 

 

需要说明的是：对于数据链路层的点对点信道，往返时间比较固定，不会出现确认迟到的情况。因此，如果只在数据链路层实现停止等待协议，不用给确认分组编号。

 

注意事项：

 

 

 

 

练习题：

 

 

3.4.2 回退N帧协议

我们可以看出，停止等待协议信道利用率很低，并且如果发生超时重传的话，信道利用率更低，所以我们可以用流水线的方式发送数据分组，一次发5个，提高信道的利用率

 

 

那么我们的回退N帧协议GBN（Go -Back -N）就是在流水线的基础上设计的。利用发送窗口来限制发送方可发送的数据分组的个数。在发送窗口里面的数据分组可被连续发送，而不必等待。

 

 

发送窗口的尺寸记为WT。

 

 

如果WT的值取1就是停止等待协议。如果WT的值超过取值范围的上限，则会造成严重的错误。

接收窗口的大小为Wr：对于回退N帧协议，其取值只能为1。

 

我们先来看最简单的没差错的情况：

发送方按序发送，接收方一个一个接收，每接收一个，接收窗口就向前滑动一个位置。并给发送方发送所接收分组的确认分组。

 

 

发送方每接收一个接收方的ACK，发送窗口就向前滑动一个位置。

 

 

并且发送方可以将已发送的分组缓存清除，接收方呢就将已接收的分组交付给上层去处理。

接下来我们看看累积确认的概念：使用后退N帧协议的接收方，可以使用累积确认的机制。也就是我接收方不必啰嗦的每个都发个收到。而是收到5个分组之后再说一句收到5个了。ACKn表示N以及之前的分组全部都接收了。

使用累积的一个优势：比如你先发一个ACK1，之后又发了一个ACK4，ACK1在路上丢失了，但是最后我发送方还是接收到ACK4，不会因为ACK1的丢失而发生重传。还有其他优点：减少接收方的开销，减少网络资源的占用等。

使用累积确认的缺点：不能及时的反映接收方已经接收的信息。

 

我们来看一种出错的情况：发送方发送的数据1丢失了，5670跟着受到牵连，也不被接收方接收。那超时之后引起重传，重传的话我5670这四个倒霉蛋又被重传了一次。可见网络不好的时候，回退N帧协议的信道利用率不见得要比停止等待协议的好。

 

 

接下来我们看一看发送窗口尺寸超出上限会怎么样：

现在我Wt是8，我序号编的是0-7，接收方接收到之后，发送ACK7，但是ACK7在路上丢失了，没有正确达到发送方，超时之后，发送方重传0-7，此时接收方一看，丫的，这0-7到底是重传的还是新的啊，我也看不出来。

 

 

回退N帧协议名字的由来：一人犯错，牵连全家。

练习题：

 

 

因为该协议的发送窗口和接收窗口是不断滑动的，所以又叫滑动窗口协议。

 

3.4.3 选择重传协议SR

回退N帧协议的接收窗口只能为1，因此接收方只能按序接收正确达到的数据分组。

一颗老鼠屎会坏了一锅汤，前面只要有一个接收有误，那后面的就不能被正确接收，引起超时重传，对通信资源造成浪费。

那么我们可不可以只重传出错的那个分组，不连累其它人呢？

那我的接收窗口就不应该为1，应该大于1，哪些没错的就接受让他们先在接收方休息，只重传出错的那个，等重传的到达后他们再一起送到上一层去。这个就是选择重传协议。

需要注意：你如果想要发送方发送出错的那个分组，那你接收方就不能再采用累积确认的机制了。应该是对每一个正确到达的分组逐一确认。

这个协议需要注意的就是发送窗口和接收窗口大小的设计

 

 

 

如果发送窗口和接受窗口的尺寸超过了范围。那也会引起上面的新旧不分的问题

 

 

发送方发了0-4，接收方接收到0-4之后自己的滑动窗口就向前移动了，然后发ACK给发送方，但是ACK0丢失了。一段时间超时了，发送方重发0，但是此时滑动窗口已经不再是当年那个滑动窗口了，此时的0非当年的0。

 

练习题：

 

 

3号帧题目没说啥，那就别考虑他。