计算机网络---流量控制与可靠传输机制

2023-11-09

(一)

Ⅰ 数据链路层的流量控制:

较高的发送速度较低的接收能力的不匹配,会造成传输出错,因此流量控制也是数据链路层的一项重要工作。

数据链路层的流量控制是点对点,而传输层的流量控制是端到端的

数据链路层流量控制手段:接收方收不下就不回复确认。

传输层流量控制手段:接收方给发送方一个窗口广告

Ⅱ 流量控制的方法:

流量控制就是要控制发送方发送数据的速率,使接收方来得及接收。一个基本的方法是由接收方控制发送方的数据流。常见的有两种方式:停止-等待流量控制和滑动窗口流量控制(后退N帧协议和选择重传协议)。
  ① 停止-等待流量控制。它是流量控制中最简单的形式。停止-等待流量控制的工作原理就是发送方发出一帧,然后等待应答信号到达再发送下一帧;接收方每收到一帧后,返回一个应答信号,表示可以接收下一帧,如果接收方不返回应答,则发送方必须一直等待。

 ②滑动窗口流量控制。停止-等待流量控制中每次只允许发送一帧,然后就陷入等待接收方确认信息的过程中,传输效率很低。而滑动窗口流量控制允许一次发送多个帧。滑动窗口流量控制的工作原理就是在任意时刻,发送方都维持了一组连续的允许发送的帧的序号,称为发送窗口。同时,接收方也维持了一组连续的允许接收的帧的序号,称为接收窗口。发送窗口和接收窗口的序号的上下界不一定要一样,甚至大小也可以不同。发送方窗口内的序列号代表了那些已经被发送但是还没有被确认的帧,或者是那些可以被发送的帧。发送端每收到一个帧的确认,发送窗口就向前滑动一个帧的位置。当发送窗口尺寸达到最大尺寸时,发送方会强行关闭网络层,直到出现一个空闲缓冲区。在接收端只有当收到的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,并将窗口前移一个位置。若接收到的数据帧落在接收窗口之外(就是说收到的帧号在接收窗口中找不到相应的该帧号),则一律将其丢弃。

 

 

 

 Ⅲ 停止-等待协议、后退N帧协议和选择重传协议的窗口大小

 Ⅳ 可靠传输、滑动窗口、流量控制的区别:

可靠传输:发送端发啥,接收端收啥.
流量控制:控制发送速率,使接收方有足够的缓冲空间来接收每一个帧。

 Ⅴ 可靠传输与无差错接收的区别:

       在数据链路层若仅仅使用循环冗余码检验差错检测技术,只能做到对帧的无差错接收,即“凡是接收端数据链路层接收的帧,都能以非常接近于1的概率认为这些帧在传输过程中没有产生差错”。接收端虽然收到了帧,但最终还是因为有差错被丢弃,即没有被接收。以上所述可以近似地表述为“凡是接收端数据链路层接收的帧均无差错”。
注意:现在并没有要求数据链路层向网络层提供“可靠传输”的服务。所谓“可靠传输”,就是数据链路层的发送端发送什么,接收端就接收什么。传输差错可分为两大类,一类就是比特差错(可以通过 CRC来检测);而另一类传输差错更复杂,就是收到的帧并没有出现比特差错,但却出现了帧丢失(如发送1、2、3,收到1、3)、帧重复(如发送1、2、3,收到1、2、2、3)、帧失序(如发送1、2、3,收到1、3、2),这3种情况都属于“出现传输差错”,但都不是这些帧里有“比特差错”。
    “无比特差错”和“无传输差错”并不是同样的概念,在数据链路层使用CRC检验只能实现无比特差错的传输,但这还不是可靠传输。也许会有人提出:既然会丢失,那就让接收端不管收到还是没收到都给回复,即确认。如果没接到回复就再发一次,直到对方确认。对于帧失序,只要给发的帧编号,等所有帧均收到后再排序。 
 

(二)停止-等待协议

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。

出现的原因:除了比特出差错,底层信道还会出现丢包问题;为了实现流量控制。

丢包:物理线路故障、设备故障、病毒攻击、路由器信息错误等原因,会导致数据包的丢失。丢包在传输组叫做报文段。

研究其的前提:

虽然现在常用全双工通信方式,但为了讨论问题方便,仅考虑一方发送数据(发送方),一方接收数据(接收方)。
因为是在讨论可靠传输的原理,所以并不考虑数据是在哪一个层次上传送的。
 
3.停等协议有几种应用情况?
无差错情况&有差错情况
无差错情况:

 有差错情况:

优缺点:优点:简单! 缺点:信道利用率太低了。

 

(三)后退N帧协议

后退N帧协议(GBN) :后退N帧ARQ协议对传统的自动重传请求(ARQ,Automatic Repeat reQuest)进行了改进,从而实现了在接收到ACK之前能够连续发送多个数据包。

就好像强迫症的人吃汉堡,必须一层一层地吃,面包、黄油、番茄酱、番茄片、洋葱、蔬菜、酸黄瓜、肉片等。倘若第二层没有他想要的黄油,他就会重新换一个汉堡,但不吃之前的。(从黄油重新吃起)

滑动窗口长度:若采用n个比特对帧编号,那么发送窗口的尺寸W-应满足:1≤W-≤2ⁿ-1。因为发送窗口尺寸过大,就会使得接收方无法区别新帧和旧帧。

 

 GBN协议性能分析:优点:因连续发送数据而提高信道利用率。

缺点:在重传时必须把原来已经正确传送的数据帧重传,导致传送效率低。

(四) 选择重传协议

选择重传协议(SR):接收窗口的尺寸不应该再等于1,而应该大于1,以便接收方收下失序到达但无误码并且序号落在接收窗口内的DATA,等到所缺分组收齐后再一起送交上层,这就是选择重传协议。

 

滑动窗口长度:发送窗口最好等于接收窗口。(大了会溢出,小了没意义) 

Wtmax=Wrmax=2^(n-1)

 

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