可靠传输协议——Rdt演变历程

梁弋生

已于 2022-11-16 12:33:24 修改

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分类专栏：计算机网络文章标签：网络网络协议

于 2022-11-16 12:29:21 首次发布

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本文详细介绍了RDТ协议从1.0到3.0的演变过程，旨在实现不可靠网络上的可靠数据传输。从最初的假设理想信道的RDТ1.0，到引入差错检测与显式反馈的RDТ2.0，再到解决ACK/NAK错误和重复分组问题的RDТ2.1和2.2，最后到考虑分组丢失的RDТ3.0，每个版本都在逐步完善其可靠性机制。RDТ3.0通过时间序列解决了丢失分组的问题，但可能会导致性能下降，主要是由于停等操作的影响。

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这次为分享一下有关于rdt的发展历程以及rdt协议演变，从rdt1.0-rdt2.0-rdt2.1-rdt2.2-rdt3.0的经历，使rdt一步步进行完善。

我们知道，TCP发送的报文段是交给IP层传送的。TCP下面的网络所提供的是不可靠的传输。因此，TCP要采用措施才能使得两个运输层之间的通信变可靠。

理想的传输条件有以下两个特点：

（1）传输信道不产生差错

（2）不管发送方以多块的速度发送数据，接收方总是来得及处理收到的数据

实际的网络不具备以上两个理想条件，但我们可以使用一些可靠传输协议，当出现差错时让发送方重传出现差错的数据，同时在接收方来不及处理收到的数据时，及时告诉方适当降低发送数据的速率。

rdt对应用层、传输层、链路层都重要

传输的不可靠特性决定了rdt的复杂性

只考虑单向数据传输，但控制信息双向流动

原理图如下：

利用状态机刻画传输协议（有线状态自动机）Rdt1.0

基于理想的可靠信道上可靠数据传输，底部信道可靠：1、不出端 2、不丢组

发送与接收 FSM独立

流程：发送方接收上层调用命令，然后进行make_pkt然后发送给接收方，因为信道是完全理想的，所以接收方直接提取信息，然后传送给上层

Rdt2.0

基于产生错误的信道，其他因素不考虑，认为在理想的状态下。

底层可能翻转分组中的位

利用校验和检测位错误

从错误中恢复方法步骤

确定机制：接收方显式告知分组正确接收

NAK：接收方显式告知发送方有错

发送方收到NAK，重传

基于重传机制的rdt协议成为ARQ

相对于Rdt1.0来讲Rdt2.0引入新机制

差错检测

显示反馈信息 ACK/NAK

重传

Rdt2.0的FSM规约

在没有出错的情况下的操作

流程：发送方先等待上层应用调用，然后将数据封装成包，与rdt1.0不一样增加了checksun（校验和）然后发送给接收方，接收方在检验之后，接收、想上层发送、向发送方发送ACK。接收方接收到ACK不做重传，没有任何行动

在出错情况下的操作

流程：发送方进行发送，接收方接收后，出现校验和不正确，发送NAK，接收方接收到NAK，再次调用udt_send发送，进行重传，然后继续等待，这次没有出现错误，然后接收方检验无错，发送ACK，接收方接收到，不再重传

Rdt 2.1和Rdt 2.2

Rdt2.0的缺陷

如果NAK/ACK发生错误会怎么样？因为Rdt2.0只增加校验和和发送NAK/ACK，而再传送NAK/ACK的时候，可能发生错误，发生错误却检测不出来了。

方法:

为NAK/ACK增加校验和，检错并纠错；收到破坏ACK/NAK不知发送了什么，添加额外的控制信息；如果NAK/ACK坏掉，发送重传，不能简单的重传；不然会产生重复分组。

解决重复分组的问题？

序列号：发送方给每个分组增加序列号，接收方丢弃重复分组。

Rdt2.1

Rdt2.1：应对ACK/NAK的破坏

下图；发送方的流程图

接收方的流程图

流程：在rdt2.0的基础上，在打包数据包添加序列号同时也为NAK/ACK添加序列号 0/1，

假如现在接收方发送0号的数据包，如果接收方收到0号数据包，返回ACK，此时ACK发生翻转，接收方处于接收等待1号的状态，发送方继续发送0号数据，此时接收方会拒绝0号数据

如果当接收方收到0号数据包出错，返回NAK，NAK发送翻转，接收方处于接收0号数据状态，发送方发送1号数据，接收方不会接收

Rdt2.1与Rdt2.0对比