计网之流量控制和可靠传输

流量控制与可靠传输机制

     数据链路层的流量控制

产生原因：较高的发送速度和较低的接收能力不匹配

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

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：接收端给发送端一个窗口公告

流量控制方法

停止-等待协议

每发送完一个帧就停止发送，等待对方的确定，在收到确认后再发送下一个帧

（发送窗口大小=1，接收窗口大小=1）

1. 为什么要有停止-等待协议
   1. 除了比特出差错，底层信道还会出现丢包问题（丢包：物理线路故障， 设备故障，病毒攻击，路由信息错误等原因，会导致数据包的丢失）。为 了实现流量控制
2. 研究停止-等待协议的前提
   1. 在单通条件下
3. 停等协议有几种应用情况
   1. 无差错情况
      • 没发送1个数据帧就停止并等待，因此用1bit来编号就够
   2. 有差错情况
      • 数据帧丢失或检错到帧出错
        1. 发送一个帧并启用一个超时计时器（超时计时器设置的重传时间应当比帧传输的平均RTT【往返时间】更长）超时重传帧
           1. 发完一个帧后，必须保留它的副本
           2. 数据帧和确认帧必须编号

• • • ACK丢失
    • ACK迟到

停等协议性能分析

信道利用率低

信道利用率U=TD/TD+RTT+TA

TD为发送方的发送时延

RTT往返时延

TA确认帧的发送时延

发送方在一个发送周期内，有效的发送数据所需要的时间占整个发送 周期的比率

信道利用率=（L/C)/T

L为T内发送L比特数据

C为发送方数据传输率

T为从开始发送数据，到收到第一个确认帧为止

信道吞吐率 = 信道利用率*发送方的发送速率

滑动窗口协议

1. 后退N帧协议（GBN）

（发送窗口大小>1，接收窗口大小=1）

GBN协议的弊端

积累确认->批量重传

解决方法：设置单个确认，同时加大接收窗口，设置接收缓存，缓存乱序 到达的帧

1. 选择重传协议（SR）

（发送窗口大小>1，接收窗口大小>1）

链路层中窗口数值大小固定

SR发送方必须响应的三件事

1. 上层的调用

从上层收到数据后，SR发送方检查下一个可用于该帧的序号，如果序号位于发送窗口内，则发送数据帧；否则就像GBN一样，要么将数据缓存，要么返回给上一层之后再传输

1. 收到一个ACK

如果收到ACK，假如该帧序号在窗口内，则SR发送方将那个被确认的帧标记已接受，如果该帧序号是窗口的下界（最左边第一个窗口对应的序号），则窗口向前移动到具有最小序号的未确认帧处。如果窗口移动了并且有序号在窗口内的未发送帧，则发送这些帧

1. 超时时间

每个帧都有自己的定时器，一个超时事件发生后只重传一个帧

SR接收方要做的事

来者不拒（窗口内的帧）

SR接收方将确认一个正确接收的帧而不管其是否按序。失序的帧将 被缓存，并返回给发送方一个帧的确认帧【收谁确认谁】，直到所有 帧（即序号更小的帧）都被收到为止，这时才可以将以一批帧按序交 付给上层，然后向前移动滑动窗口

如果收到窗口序号外（小于窗口下界）的帧，就返回一个ACK，其他 情况就忽略

滑动窗口长度

发送窗口最好等于接收窗口。（大了会益处，小了没意义）

WTmax =WRmax=2（n-1）

WTmax 为发送窗口

WRmax为接收窗口

n为比特位（由帧的序号确认） 例如 0 1 2 3四个序号，n为2

SR协议重点总结

1. 对数据帧逐一确认，收一个确认一个
2. 只重传出错帧
3. 接收方有缓存
4. WTmax =WRmax=2（n-1）

可靠传输，滑动窗口，流量控制

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

滑动窗口解决

1. 流量控制（收不下就不给确认，想发也发不了）
2. 可靠传输（发送方自动重传）