TCP可靠传输的ARQ协议

基本知识

• ARQ（Automatic Repeat-reQuest）协议主要包含：停等ARQ协议、连续ARQ协议，其中连续ARQ协议是为了解决停等ARQ协议信道利用率低的问题，目前传统的连续ARQ协议有回退N帧ARQ协议、选择性重传ARQ协议。
  • 注意： AQR协议的一个特点是：发送窗口的大小 <= 窗口总数
• ARQ协议通过使用确认和超时这两个机制，在不可靠服务的基础上实现可靠的信息传输。具体来说，如果发送方在发送后一段时间之内没有收到确认帧，它通常会重新发送数据。

工作原理

• 发送方在超时发生前收到接收方的确认，这意味着帧或数据包已被正确接收，超时是接收方必须向发送方发送确认的特定时间段。
• 如果发生超时：发送方在规定时间内未收到确认，则意味着帧或数据包在传输过程中损坏或丢失。
• 发送方会重新发送数据包，这些协议确保重复这一过程，直到发送正确的数据包为止。

协议类型

ARQ 包含三个协议：停止 – 等待协议（SW），回退N帧协议（GBN），选择重传协议（SR）。

• 停止 – 等待协议（SW）：发送方每发送一帧之后就必须等待接受方的确认返回，仅当接受放确认正确接收后，再继续发送下一帧。即开始下一个分组传输前必须保证当前分组被正确接受。该方法所需缓冲存储空间最小，在等待确认信号时不发送数据，导致信道利用率低，尤其是传输时延很大时，信道效率很低。
• 回退N帧协议（GBN）：发送端发送完一个数据分组后，并不停下来等待确认消息，而是连续发送N个数据分组消息。当发送方接受到接受方的状态报告指示报文出错，发送方将重传过去的n个报文。该方法比停等式减少等待时间，提高吞吐率；但是一帧出错，必须重传其帧和后面n-1帧，增加了系统开销，在信道越差时，有待于确认的帧越多，可能要退回来重发很多帧，所以此方法性能不一定比停等式优越。

  • “N”：表示你一次性可以传多少个球（数据包）。比如，你一次性可以传3个球，那么“N”就是3。

  • “回退”：如果某个球丢了，你不是只重新传那个球，而是从那个球开始，重新传后面所有的球。比如，球3丢了，你重新传球3、球4、球5……直到朋友确认收到。

  • 在后退N帧协议中，当接收方检测到某个帧出错后，则简单地丢弃该帧及其后所有的后续帧，发送方超时后需重传该数据帧及其后续的所有帧。这里应注意，连续ARQ协议中，接收方一般采用累积确认的方式，即接收方对按序到达的最后一个分组发送确认，因此本题中收到3的确认帧就表示编号为0、1、2、3的帧已接收，而此时发送方未收到1号帧的确认只能代表确认帧在返回的过程中丢失了，而不代表1号帧未到达接收方。因此需要重传的帧为编号是4、5、6、7的帧。

• 选择重传协议（SR）：当发送方接受到接受方的状态报告指示报文出错时，发送方只发送出错的报文。因此必须在接受端加大缓存，以备所有序号都收到且连续然后一并交给主机。

参考文章

TCP可靠传输：ARQ协议（停止等待、超时重传、滑动窗口、回退N帧、选择重传）-CSDN博客