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  • 停止等待协议与连续 ARQ 协议
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    2019-06-27 00:43:24

    一、停止等待协议
    停止等待”就是每发送完一个分组就停止发送,等待对方的确认。在收到确认后再发送下一个分组。
    全双工通信的双方既是发送方也是接收方。

    为了讨论问题的方便,我们仅考虑 A 发送数据,而 B 接收数据并发送确认。因此 A 叫做发送方,而 B 叫做接 收方。

    1. 无差错情况
    在这里插入图片描述
    2. 出现差错情况:

    • 在接收方 B 会出现两种情况:
      (1)B 接收 M1 时检测出了差错,就丢弃 M1,其他什么也不做(不通知 A 收到有差错的分组)。
      (2)M1 在传输过程中丢失了,这时 B 当然什么都不知道,也什么都不做。
    • 在这两种情况下,B 都不会发送任何信息。
    • 但A都必须重发分组,直到B正确接收为止,这样才能实现可靠通信。

    问题1:A如何知道 B 是否正确收到了 M1 呢?
    解决方法:超时重传
    A 为每一个已发送的分组都设置了一个超时计时器
    A 只要在超时计时器到期之前收到了相应的确认,就撤销该超时计时器,继续发送下一个分组 M2 。
    若A在超时计时器规定时间内没有收到B的确认,就认为分组错误或丢失,就重发该分组。

    问题2:若分组正确到达B,但B回送的确认丢失或延迟了,A未收到B的确认,会超时重发。B 可能会收到重复的 M1 。B如何知道收到了重复的分组,需要丢弃呢?
    解决方法:编号
    A为每一个发送的分组都进行编号。若B收到了编号相同的分组,则认为收到了重复分组,丢弃重复的分组,并回送确认。
    B为发送的确认也进行编号,指示该确认是对哪一个分组的确认。
    A根据确认及其编号,可以确定它是对哪一个分组的确认,避免重发发送。若为重复的确认,则将其丢弃。

    二、连续 ARQ 协议
    基本思想
    发送方一次可以发出多个分组。
    使用滑动窗口协议控制发送方和接收方所能发送和接收的分组的数量和编号。
    每收到一个确认,发送方就把发送窗口向前滑动
    接收方一般采用累积确认的方式。
    采用回退N(Go-Back-N)方法进行重传。

    学习自课件

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  • 本文讲解了计算机网络中如何实现可靠传输的工作协议

    本文讲解了计算机网络中如何实现可靠传输的工作协议

    一、可靠传输

    我们首先要知道,什么是可靠传输。
    可靠传输是指,在传输过程中,要保证数据传输的可靠性,包括帧丢失重传的解决。

    最简单的可靠传输方法: 停止等待协议
    在这里插入图片描述
    简单来说就是:

    • 我给你写了一封信,寄出去(存在丢失的可能),只有确认你收到回信我才继续写信
    • 你收到信,寄给我一封“已收到”(存在丢失的可能
    • 如果我收到“已收到”,则继续邮寄下一封信
    • 如果出现我寄出的信丢失,有两种方法进行确定,一是超时后,你邮寄给我“未收到”的信,我进行重发;二是我规定一个时间没收到你的回信我就重发。

    可以看出,这种方法效率非常低下,但是可靠性确实是得到了保证,接下来我们需要对其加以改善,如果网络这样的话,太慢了。

    二、流水线传输

    在计算机组成原理中我们学到过,指令的执行可以使用流水线来提高CPU利用率,这里我们也可以利用流水线思想提高计算机网络的利用率。
    在这里插入图片描述
    对于可靠性的问题,就要看下面的协议进行解决了。

    三、连续ARQ协议 / GBN协议

    3.1 实现原理

    和流水线一样,发送方可以连续发送数据,出现错误的话,返回出错的地方重新发送出错之后的所有帧(回退N帧)。

    采用否认帧的方式:
    在这里插入图片描述
    采用超时重传的方式:

    在这里插入图片描述

    3.2 GBN缺陷

    1. 回退N帧效率低下,很多帧需要重传
    2. 需要对帧进行编号,进一步加大系统开销

    四、滑动窗口

    以上三种方法,都有一个共同点,就是发送方可以传输一个或多个数据,但是接收方只能接收一个帧。

    针对这种情况,可以进行进一步优化:在发送方和接收方都维持一个窗口。

    • 发送方:维持一个固定长度的窗口,只有收到一个最左边的确认帧才对窗口进行右移。
    • 接收端:收到数据帧的发送序号落入接收窗口内, 才允许将该数据帧收下,否则一律丢弃。

    在这里插入图片描述
    特点:

    1. 如果接收窗口大小是1,则退回了GBN协议。
    2. 如果接收窗口和发送窗口大小都是1,则退回了停止等待协议。
    展开全文
  • 1.停止等待协议 1.1特征:发方每发送一帧就暂停,等待应答(ACK)到来。收方收到数据帧后发ACK帧给发方,发方再发送下—个数据帧。 1.2要解决的问题: DATA帧出错。 对策:收方用NAK应答。 DATA帧丢失。 对策:使用...

    1.停止等待协议

    1.1特征:发方每发送一帧就暂停,等待应答(ACK)到来。收方收到数据帧后发ACK帧给发方,发方再发送下—个数据帧。
    1.2要解决的问题

    1. DATA帧出错。
      对策:收方用NAK应答。
    2. DATA帧丢失。
      对策:使用定时器及重发。
    3. 收方收到重复的DATA帧。
      对策:帧编号:0,1,0,1…

    1.3停止等待协议的具体工作过程
    在这里插入图片描述
    1.4停止等待协议的优缺点:
    优点:比较简单。
    缺点:

    1. 数据每次发送都要等待应答帧的到来,效率较低。尤其是利用卫星进行通信的时候,卫星的传播延迟是270毫秒,每发一帧要用540毫秒。
    2. 通信信道的利用率不高,也就是说,信道还远远没有被数据比特填满。

    2. 连续ARQ协议

    2.1概念: ARQ(Automatic Repeat reQuest)–自动请求重发,又称GO-BACK-N(回退N帧)协议
    一次可发多帧
    流水线发送和接收
    2.2 工作原理

    • 接收端只按序接收数据帧。虽然在有差错的2号帧之后接着又收到了正确的3个数据帧,但都必须将它们丢弃,因为这些帧的发送序号都不是所需的2号。
    • 结点A重传2号帧时, 以后的各帧也要全部进行重传
    • 结点A在每发送完一个数据帧时都要设置超时定时器。在定时器超时(Timeout)后仍未收到确认帧,就要重发。
    • 在等待2#数据帧时,收到非2#帧,或出错的2#帧,可以:
      1. 收方发送应答帧“REJ 2#”–拒收2#帧,要求发方重发2#数据帧
      2. 不发送应答帧
            工作原理示例图

    2.3优缺点
    优点:连续发送多帧后才等待应答(采用捎带应答),顺序接受(由于减少了等待时间,整个通信的吞吐量就提高了)。
    缺点:若N(R)帧(某一帧)出错,需重传该N(R)及其以后各帧,使得传送效率降低。

    2.4 滑动窗口协议:
    作用:

    1. 进行流量控制:发送窗口用来对发送端进行流量控制,而发送窗口的大小WT就代表在还没有收到对方确认信息的情况下发送端最多可以发送多少个数据帧。
    2. 重复使用帧编号:
      NS–发送序号:通常取0至“2的n(整数)次幂减1”
      NR–接收序号:期望收到的对方发出的帧的发送序号

    基本概念

    1. 发送窗口:若干序号的集合,隐含发送方缓冲区的大小。
    2. 发送窗口大小:发送端允许连续发送的未应答的数目W(也称窗口尺寸),即发送允许连续发送W帧而不应答。
    3. 发送窗口下限(后沿):最近收到应答帧中NR值。
    4. 发送窗口上限(前沿):最近一次发送帧编号NS值。
    5. 窗口滑动过程:
      在这里插入图片描述
      选择重传ARQ协议(顺序发送,乱序接受)
      在这里插入图片描述
      注意: 连续ARQ协议中,最大发送窗口大小 不能等于2^n。

    最后是A向B传送数据的各种情况:

    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述

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  • 理想的传输条件特点:理想的传输条件有以下两个特点: (1) 传输信道不产生差错。 (2) 不管发送方以多快的速度发送数据,接收方总是来...“停止等待”就是每发送完一个分组就停止发送, 等待对方的确认。在收到确认...

    理想的传输条件特点:理想的传输条件有以下两个特点:

    (1) 传输信道不产生差错。

    (2) 不管发送方以多快的速度发送数据,接收方总是来得及处理收到的数据。

    在这样的理想传输条件下,不需要采取任何措施就能够实现可靠传输。然而实际的网络都不具备以上两个理想条件。必须 使用一些可靠传输协议,在不可靠的传输信道实现可靠传输。

    “停止等待”就是每发送完一个分组就停止发送, 等待对方的确认。在收到确认后再发送下一个分组。 全双工通信的双方既是发送方也是接收方。为了讨论问题的方便,我们仅考虑A发送数据而B接收数据并发送确认。因此A叫做发送方,而B叫做接收方。

    1、无差错情况

    A发送分组M1,发完就暂停发送,等待B的确认(ACK)。B收到了M1向A发送ACK。A在收到了对M1的确认后,就再发送下一个分组M2。

    2、出现差错 

     在接收方B会出现两种情况:

    1、B接收M1时检测出了差错,就丢弃M1,其他什么也不做 (不通知A收到有差错的分组)。

    2、M1在传输过程中丢失了,这时B当然什么都不知道,也什么都不做。

    在这两种情况下,B都不会发送任何信息。 如何保证B正确收到了M1呢?解决方法:超时重传:A为每一个已发送的分组都设置了一个超时计时器。 A只要在超时计时器到期之前收到了相应的确认,就撤销该超时计时器,继续发送下一个分组M2。

                     

    3、确认丢失和确认迟到 

    确认丢失:若B所发送的对M1的确认丢失了,那么A 在设定的超时重传时间内不能收到确认,但A并无法知道:是自己发送的分组出错、丢失了,或者是B发送的确认丢失了。因此A在超时计时器到期后就要重传M1。

    假定B又收到了重传的分组M1。这时B应采取两个 行动:第一,丢弃这个重复的分组M1,不向上层交付。 第二,向A发送确认。不能认为已经发送过确认就不再发送,因为A之所以重传M1就表示A没有收到对M1的确认。

    确认迟到:传输过程中没有出现差错,但B对分组M1的确认迟到 了。 A会收到重复的确认。对重复的确认的处理很简单:收下后就丢弃。 B仍然会收到重复的M1,并且同样要丢弃重复的M1,并重传确认分组。

         

    在发送完一个分组后,必须暂时保留已发送的分组的副本,以备重发。分组和确认分组都必须进行编号。 超时计时器的重传时间应当比数据在分组传输的平均往返时间更长一些。

    自动重传请求ARQ:通常A最终总是可以收到对所有发出的分组的确认。 如果A不断重传分组但总是收不到确认,就说明通信线路太差,不能进行通信。

    使用上述的确认和重传机制,我们就可以在不可靠的传输网络上实现可靠的通信。像上述的这种可靠传输协议常称为自动重传请求ARQ  (Automatic Repeat reQuest)。意思是重传的请求是自动进行的,接收方不需要请求发送方重传某个出错的分组。

    4、信道利用率

    停止等待协议的优点是简单,缺点是信道利用率太低。

                     

           

    可以看出,当往返时间RTT远大于分组发送时间TD时,信道的利用率就会非常低。若出现重传,则对传送有用的数据信息来说,信道的利用率就还要降低。

    流水线传输:为了提高传输效率,发送方可以不使用低效率的停止等待协议,而是采用流水线传输。流水线传输就是发送方可连续发送多个分组,不必每发完一个分组就停顿下来等待对方的确认。这样可使信道上一直有数据不间断地传送。由于信道上一直有数据不间断地传送,这种传输方式可获得很高的信道利用率。

                

    展开全文
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