【计算机网络】第 11、12 问:流量控制和可靠传输机制有哪些?

正文

流量控制涉及对链路上的帧的发送速率的控制,以使接收方有足够的缓冲空间来接收每个帧。

流量控制的基本方法

流量控制的基本方法是由接收方控制发送方发送数据的速率,常见的方式有两种:停止-等待协议和滑动窗口协议。

停止-等待流量控制基本原理

  • 发送窗口大小=1,接受窗口大小=1
  • 发送方每发送一帧,都要等待接收方的应答信号,之后才能发送下一帧;接收方每接收一帧, 都要反馈一个应答信号,表示可接收下一帧,如果接收方不反馈应答信号,那么发送方必须一直等待。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,因而传输效率很低。

滑动窗口流量控制基本原理

在任意时刻,发送方都维持一组连续的允许发送的帧的序号,称为发送窗口;同时接收方也维持一组连续的允许接收帧的序号,称为接收窗口。发送窗口用来对发送方进行流量控制,而发送窗口的大小代表在还未收到对方确认信息的情况下发送方最多还可以发送多少个数据帧。同理,在接收端设置接收窗口是为了控制可以接收哪些数据帧和不可以接收哪些帧。在接收方,只有收到的数据帧的序号落入接收窗口内时,才允许将该数据帧收下。若接收到的数据帧落在接收窗口之外,则一律将其丢弃。

滑动窗口有以下重要特性

  • 只有接收窗口向前滑动(同时接收方发送了确认帧)时,发送窗口才有可能(只有发送方收到确认帧后才一定)向前滑动。
  • 从滑动窗口的概念看,停止-等待协议、后退N帧协议和选择重传协议只在发送窗口大小与接收窗口大小上有所差别:
    • 停止-等待协议:发送窗口大小=1,
<think>嗯,用户想了解计算机网络中数据链路层流量控制可靠传输机制的考研考点。首先,我需要回忆数据链路层的基本功能,流量控制可靠传输是关键部分。根据引用内容,数据链路层的流量控制主要是相邻节点之间,使用滑动窗口协议,比如停止-等待滑动窗口,而可靠传输可能涉及ARQ协议,比如停等ARQ、GBNSR。 用户提供的引用中提到,数据链路层的流量控制手段是接收方不返回确认来控制发送方的发送。可靠传输方面,以太网并不提供可靠传输,而是由传输层处理。但数据链路层可能有自己的机制,比如ARQ。需要区分流量控制可靠传输的不同,流量控制是防止发送过快,可靠传输是确保数据正确到达。 接下来要整理考点。可能包括流量控制的方法,如停止-等待协议滑动窗口协议,两者的区别实现。可靠传输机制中的ARQ协议类型,以及它们的优缺点。另外,滑动窗口的大小链路利用率的关系,比如窗口尺寸的计算。还有可能涉及组帧、差错控制等内容,但用户主要关注流量控制可靠传输。 需要对比数据链路层传输层的流量控制,引用1提到数据链路层是相邻节点,传输层是端到端。可靠传输的基本概念在引用1引用2中,数据链路层可能不处理可靠传输,但考研中可能涉及ARQ机制,如停等协议、GBNSR,这些可能在数据链路层或传输层实现,需根据协议具体分析。 可能的高频考点包括GBNSR的工作原理、窗口大小限制、帧序号位数计算、重传机制等。此外,确认机制(ACK、NAK)、超时重传也是重点。需要结合引用5中的内容,比如GBN协议的性能分析选择重传的弊端。 最后,用户可能需要例题对比总结,如滑动窗口协议的类型比较,ARQ协议的区别。确保回答覆盖所有考点,结构清晰,分点说明,并附上例题帮助理解。</think>### 数据链路层流量控制可靠传输机制考研考点总结 --- #### 一、流量控制机制 1. **核心目的** 解决**发送速率大于接收速率**的题,防止接收方缓冲区溢出,确保数据有序传输[^3]。 2. **实现方法** - **停止-等待协议** - 每发送一帧需等待确认(ACK)后再发送下一帧。 - **缺点**:链路利用率低,效率为 $T_d/(T_d + 2T_p)$($T_d$为发送时间,$T_p$为传播时延)[^1]。 ```plaintext 示例:发送方发送帧1 → 接收方返回ACK → 发送方发送帧2... ``` - **滑动窗口协议** - **发送窗口(W_T)** **接收窗口(W_R)** 协同工作,允许连续发送多个帧。 - **窗口尺寸限制**: - 若帧序号为 $n$ 位,则窗口大小 $W \leq 2^{n-1}$(防止接收方无法区分新旧帧)[^5]。 - **链路利用率**:$\frac{W \times T_d}{T_d + 2T_p}$($W$为窗口大小)[^1]。 3. **数据链路层 vs 传输层流量控制** - 数据链路层:控制**相邻结点**间的流量,通过“收不下则不返回确认”实现[^1]。 - 传输层:控制**端到端**的流量,通过调整确认报文中的窗口值动态控制发送窗口[^1]。 --- #### 二、可靠传输机制 1. **核心目标** 确保数据**无丢失、无重复、有序**到达接收方。 **注意**:以太网仅实现无差错接收(检错后丢弃错误帧),不保证可靠传输[^2]。 2. **实现方法(ARQ协议)** - **停等ARQ** - 每发送一帧需等待ACK,超时未收到则重发。 - 需 **1位序号**(01交替)。 - **后退N帧协议(GBN)** - 发送窗口 $W_T > 1$,接收窗口 $W_R = 1$。 - **累积确认**:ACK N表示前N帧均正确接收。 - **重传机制**:若某帧出错,需重传该帧及后续所有帧。 - **窗口尺寸限制**:$W_T \leq 2^n - 1$($n$为序号位数)[^5]。 - **选择重传协议(SR)** - 发送窗口 $W_T = W_R = 2^{n-1}$。 - **逐个确认**:仅重传出错或丢失的帧。 - **优点**:减少无效重传,提升效率。 3. **关键计算公式** - **信道利用率**:$U = \frac{\text{发送数据时间}}{\text{总时间}}$ - **帧序号位数**:若窗口大小为 $W$,则需满足 $W \leq 2^{n-1}$(GBN)或 $W \leq 2^{n}/2$(SR)。 --- #### 三、高频考点与例题 1. **考点归纳** - 滑动窗口协议的工作原理及窗口尺寸计算 - GBN与SR协议的对比(重传机制、窗口限制) - 信道利用率计算 - 帧序号位数与窗口大小的关系 2. **典型例题** **题目**:若采用后退N帧协议,帧序号为3位,发送窗口最大为多少? **解析**: - 帧序号位数 $n=3$,最大窗口 $W_{\text{max}} = 2^3 - 1 = 7$。 --- #### 四、对比总结 | 协议类型 | 窗口机制 | 重传策略 | 适用场景 | |----------------|-------------------|----------------|----------------------| | 停等ARQ | $W_T=1, W_R=1$ | 单帧重传 | 低带宽、高时延链路 | | 后退N帧(GBN) | $W_T>1, W_R=1$ | 批量重传 | 中等带宽、需简单实现 | | 选择重传(SR) | $W_T=W_R=2^{n-1}$| 选择性重传 | 高带宽、低时延链路 | ---
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