计算机网络 3-2 数据链路层(流量控制与可靠传输机制)

3.4 流量控制与可靠传输机制

流量控制：指由接收方控制发送方的发送速率，使接收方有足够的缓冲空间来接收每个帧

滑动窗口流量控制:一种更高效的流量控制方法。

• 在任意时刻，发送方都维持一组连续的允许发送帧的序号，称为发送窗口；
• 接收方也维持一组连续的允许接收帧的序号，称为接收窗口。
• 发送窗口表示在还未收到对方确认信息的情况下，发送方最多还能发送多少个帧和哪些帧。同理，在接收方设置接收窗口是为了控制可以接收哪些帧和不可以接收哪些帧。 

3.4.2可靠传输机制

a、停止-等待协议 (S-W)

 

• 如果数据帧丢失，收/发双方会发生什么？

• 

  • 发送方装备了计时器。在一个帧发送后，发送方等待确认，当计时器超时的时候，若仍未收到确认，则重发该数据帧。如此重复，直到该数据帧正确到达为止。

• 如果接收方检测出数据帧有“差错”并将其丢弃，会发生什么？

        到达接收方的数据帧可能已遭破坏，接收方利用前面介绍的差错检测技术检出后，简单地将该帧丢弃。为了应付这种可能的情况，发送方装备了计时器。在一个帧发送后，发送方等待确认，当计时器超时的时候，若仍未收到确认，则重发该数据帧。如此重复，直到该数据帧正确到达为止

• 

• 如果收到重复数据帧，收/发双方会怎么做？

  • 数据帧正确而确认帧被破坏，此时接收方已收到正确的数据帧，但发送方收不到确认帧，因此发送方会重传已被接收的数据帧，接收方收到相同的数据帧时会丢弃该帧，并重传一个该帧对应的确认帧。

• 

• 为什么 S-W不存在“数据帧失序”问题

        因为每发送一个数据帧就停止并等待，所以用1比特来编号就已足够。

        发送的帧交替地用0和1来标识，确认帧分别用ACK0和ACK1来表示，当收到的确认帧有误时，就重传已发送的数据帧。

        若连续出现相同序号的数据帧，则表明发送方进行了超时重传。若连续出现相同序号的确认帧，则表明接收方收到了重复帧。

b、后退N帧协议 (GBN)

正常传输 

 

数据帧丢失

        零号帧丢失之后，一号帧还可以顺利的传到接收方这边，但是接收方检查这个帧的序号。并没有落在接收窗口之内，接收方期待接收到的是零号帧，但现在收到的是一号帧。那这种情况下，接收方肯定得拒绝接收一号帧，直接把它丢弃。与此同时，接收方会给发送方返回最后收到的这个正确帧的ack。即目前收到的最后一个正确帧是三号帧，所以应该给发送方发送ack 3。 

        发送方收到ack 3之后，让发送窗口往右移动一格。那与此同时，由于迟迟没有收到零号帧确认信息，零号帧的计时器超时。零号帧超时之后，发送方会把零号帧及其后面的所有帧都重新传一遍。

 

确认帧丢失

        计时器超时，发送方会把零号帧，一号帧，二号帧全部进行重传。接收方会陆续的收到零号，一号，二号这几个帧。但是这几个帧落在了接收窗口之外。那么当接收方收到这种非法的帧的时候，会给发送方返回，目前已经收到的最后一个正确帧的ack。那现在已经收到的最后一个正确帧，即二号帧，所以接收方会给发送方返回ack 2。接收方会把这些重复收到的帧直接丢弃

 

不满足会有什么问题？

接收方返回的ack3丢失且接收窗口正常滑动到下一个帧，发送方零号、一号、二号、三号帧超时重传，发送方这次传过来的零号帧并不是接收方真正想接收的 

c、选择重传协议(SR)

正常传输 

数据帧丢失 

        假设其中的五号帧因为通信线路的故障丢失了。那这样的话，接收方就只能接收到四六七这几个帧，那么收到这几个帧之后，接收方的这个接收窗口可以向右滑动一格。与此同时，把四六七这几个帧的ack返回给发送方

        发送方接下来会收到四六七的ack。在这种情况下，发送窗口只能往右滑动一格，因为五号帧此时还没有被正确的接收。

       由于零号帧已经在发送窗口之内，所以可以发送零号帧，并且设置零号帧的计时器。随着时间的推移，五号帧迟迟没有收到ack，五号帧的计时器会超时。发送方会重传五号帧，并且重置五号帧的计时器。

数据帧因差错丢失

接收方会给发送方。返回四号，六号，七号帧的ack以及五号帧的nak。引入了请求重传机制，即请求5号帧重传。

确认帧丢失

        首先确认帧丢失会引起发送方超时重传。超时重传之后，又会导致接收方收到重复帧。那接收方判别重复帧的这个方法就是看这个帧是否落在了接收窗口之外，如果在接收窗口之外，那么就说明它肯定是一个重复帧。每收到一个重复帧接收方，就会给发送方再一次返回这个重复帧的ack。那用这样的方式就可以解决确认帧丢失的问题 

不满足会有什么问题？

        选择重传协议的接收窗口WR和发送窗口WT都大于1，一次可以发送或接收多个帧。若采用n比特对帧编号，需满足条件（

        ①：（否则，在接收方的接收窗口向前移动后，若有一个或多个确认帧丢失，则发送方就会超时重传之前的旧数据帧，接收窗口内的新序号与之前的旧序号出现重叠，接收方就无法分辨是新数据帧还是重传的旧数据帧）。

        还应满足条件②：（否则，若接收窗口大于发送窗口，则接收窗口永远不可能填满，接收窗口多出的空间就毫无意义）

3.4.3 信道利用率分析

S-W 协议的信道利用率

 有时确认帧传输时延会不用加入计算，具体看题目

 GBN、SR协议的信道利用率

 注意这个信道利用率是不能超过一

信道利用率 = 实际的数据传输速率/ 最大带宽 

 

注意：考察帧序号比特数的题目

补充：