计算机网络(十一)-数据链路层-流量控制

一.流量控制

1.1 较高的发送速度和较低的接收能力的不匹配，因此流量控制也是数据链路层的一项重要工作。

1.2 数据链路层的流量控制是点对点的，而传输层的流量控制是端到端的。

1.3 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。

1.4 流量控制的方法

停止-等待协议:每发完一个帧就停止发送，等待对方的确认，在收到确认后再发送下一帧。发送窗口大小为1，接收窗口大小为1(滑动窗口的特例)。
滑动窗口协议(窗口大小固定)
-后退N帧协议(GBN):发送窗口大小大于1，接收窗口大小为1；
-选择重传协议(SR)：发送窗口大小大于1，接收窗口大小大于1；

1.5.可靠传输、滑动窗口、流量控制区别

可靠传输:发送端发送，接收端就接收。
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帧。
滑动窗口解决：
-流量控制:收不下数据，就不发送确认帧。
-可靠传输：发送方自动重传。

二.停止-等待协议

2.1 数据帧丢失或检测到帧出错

超时计时器:每次发送一个帧就启动一个计时器。
超时计时器设置的重传时间应当比帧传输的平均RTT更长。
超时重传：发送完一个帧后，还需要保存该帧的一个副本，以备超时重传。
数据帧和确认帧必须编号。根据编号可以判断是否重复。

2.2 确认帧丢失

2.3 确认帧迟到(ACK迟到)

2.4 该协议信道利用率较低
发送方在一个发送周期内，有效的发送数据所需的时间占整个发送周期的比率。

2.5 停等协议的弊端
信道利用率低，可以采用流水线技术，提高利用率。

必须增加序号范围;
发送发需要缓存多个分组。

三. 后退N帧协议

3.1 GBN发送方需要响应的三件事

上层的调用:
上层要发送数据时，发送方先检查发送窗口是否已满，如果未满，则产生一个帧并将其发送;如果窗口已满，发送发只需将数据返回给上层，暗示上层窗口已满。上层等一会再发送。(实际中，发送发可以缓存这些数据，窗口不满时在发送帧)。
收到了一个ACK：
GBN协议中，对n号帧的确认采用累积确认的方式，标明接收方已经收到n号帧和它之前的全部帧。以最大序号确认为准，则之前的不管是否发送确认，都表明已经确认收到了。
超时事件:
协议的名字为后退N帧/回退N帧，来源于出现丢失和延长帧时发送方的行为。就像在停等协议中一样，定时器将再次用于恢复数据帧或确认帧的丢失。如果出现超时，发送方重传所有已发送但未被确认的帧。

3.2 GBN 接收方要做的事

如果正确收到n号帧，并且按序，那么接收方为n帧发送一个确认ACK，并将该帧中的数据部分交付给上层。
其余情况都丢掉，并为最近按序接收的帧重新发送ACK。接收方无需缓存任何失序帧，只要维护一个信息exepectedseqnum(下一个按序接收的帧序号)。

3.3 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W₁应满足：1<=W₁<=2ⁿ-1。因为发送窗口尺寸过大，就会使得接收方无法区分新帧和旧帧。

3.4 GBN协议重点

累积确认(也称捎带确认)。
接收方只按序接受帧，不按序无情丢弃。
确认序列号最大的、按序到达的帧。
发送窗口最大为2ⁿ-1,接收窗口大小为1。

3.5 GBN 协议性能分析

提高了信道利用率；
在重传时必须把原来已经正确传送的数据帧重传，使传递效率降低。

四.选择重传协议SR

4.1 只重传出错帧:设置单个确认(逐一确认帧)，同时加大接收窗口，设置接收缓存，缓存乱序到达的帧。

4.2 选择重传协议中的滑动窗口

4.3 SR必须响应的三件事

上层调用
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，要么返回给上层之后再传输。
收到了一个ACK
如果收到ACK，加入该帧序号在窗口内，则SR发送方将那个被确认的帧标记为已接收。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。
超时事件
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。

4.4 SR接收方要做的事
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该帧的确认帧,直到所有帧(序号更小的帧)皆被收到为止，这时才可以将一批帧按序交付给上层，然后向前移动滑动窗口。

4.5 运行中的SR
假设接收窗口和发送窗口大小为4.

4.6 滑动窗口长度

如何区分新旧帧:
发送窗口等于接收窗口
W_{发送窗口max}=W_{接收窗口max}=2^n-1 n为窗口长度可以用几位二进制编码的二进制位数。

4.7 SR协议重点

对数据帧逐一确认，收到一个确认一个；
只重传出错帧
接收方有缓存
W_{发送窗口max}=W_{接收窗口max}=2^n-1

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