計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)筆記——數(shù)據(jù)鏈路層(停等協(xié)議兼耀、GBN、SR)

數(shù)據(jù)鏈路層流量控制

流量控制:防止發(fā)送端發(fā)送和接收端接收速度不匹配造成傳輸錯(cuò)誤

傳輸層和數(shù)據(jù)鏈路層均有流量控制求冷,但是控制手法不一樣

傳輸層:端到端瘤运,接收端向發(fā)送端發(fā)送一個(gè)窗口公告。告訴發(fā)送端目前我能接收多少
數(shù)據(jù)鏈路層:點(diǎn)到點(diǎn)匠题,接收端接收不下的就不回復(fù)確認(rèn)(ack)拯坟,讓發(fā)送端自己重傳

這里不會(huì)造成發(fā)送端(發(fā)送主機(jī))性能浪費(fèi),在傳輸之前傳輸層已經(jīng)限制好了韭山,這里控制是為控制沒有傳輸層的中間節(jié)點(diǎn)(交換機(jī))之間的流量

相關(guān) 協(xié)議

涉及協(xié)議較多分批寫

停止等待協(xié)議(單窗口的滑動(dòng)窗口協(xié)議)

優(yōu)點(diǎn):最簡(jiǎn)單的控制協(xié)議
缺點(diǎn):但是性能較弱,信道利用率低

控制方法
發(fā)送方:發(fā)送一個(gè)幀
接收方:接收到幀后返回改幀的ack
發(fā)送方:接收到ack后發(fā)送下一個(gè)幀

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差錯(cuò)控制

  1. 發(fā)送幀丟失:發(fā)送端發(fā)送一個(gè)幀后會(huì)為該幀啟動(dòng)一個(gè)超時(shí)計(jì)時(shí)器郁季,幀丟失后,接收端接收不到自然不會(huì)發(fā)送ack钱磅,發(fā)送端等待一個(gè)計(jì)時(shí)器后仍沒有收到ack就自動(dòng)重發(fā)

    Z4swLV.png

  2. ack丟失:接收端收到發(fā)送端的幀后發(fā)送ack 中途丟失巩踏,等待一個(gè)超時(shí)計(jì)時(shí)器后同幀丟失一樣自動(dòng)重發(fā)

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  3. ack遲到:在超時(shí)計(jì)時(shí)器之后接收到了上一個(gè)ack,因?yàn)樵摂?shù)據(jù)已經(jīng)重發(fā)發(fā)送端會(huì)直接忽略续搀, 接收端接收到重發(fā)數(shù)據(jù)會(huì)重新發(fā)送一個(gè)ack并丟棄重復(fù)數(shù)據(jù)

    Z4sDdU.png

注意

  1. 發(fā)完一個(gè)幀后,必須保留它的副本菠净。優(yōu)化錯(cuò)誤重發(fā)性能
  2. 數(shù)據(jù)幀和確認(rèn)幀必須編號(hào)禁舷。便于差錯(cuò)控制
  3. 超時(shí)計(jì)時(shí)器設(shè)計(jì)應(yīng)比最大RTT更長(zhǎng)一些

滑動(dòng)窗口協(xié)議

滑動(dòng)窗口協(xié)議是基于停止等待協(xié)議的優(yōu)化版本
停止等待協(xié)議性能是因?yàn)樾枰却齛ck之后才能發(fā)送下一個(gè)幀彪杉,在傳送的很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)信道一直在等待狀態(tài)
滑動(dòng)窗口則利用緩沖思想,允許連續(xù)發(fā)送(未收到ack之前)多個(gè)幀牵咙,以加強(qiáng)信道利用

窗口:其實(shí)就是緩沖幀的一個(gè)容器派近,將處理好的幀發(fā)送到緩沖到窗口,可以發(fā)送時(shí)就可以直接發(fā)送洁桌,借此優(yōu)化性能渴丸。一個(gè)幀對(duì)應(yīng)一個(gè)窗口。

后退N幀協(xié)議(GBN)

GBN是滑動(dòng)窗口中的一種另凌,其中 發(fā)送窗口 > 1 ,接收窗口=1 因發(fā)送錯(cuò)誤后需要退回到最后正確連續(xù)幀位置開始重發(fā)谱轨,故而得名。

控制方法
發(fā)送端:在將發(fā)送窗口內(nèi)的數(shù)據(jù)連續(xù)發(fā)送
接收端:收到一個(gè)之后向接收端發(fā)送累計(jì)確認(rèn)的ack
發(fā)送端:收到ack后窗口后移發(fā)送后面的數(shù)據(jù)

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累計(jì)確認(rèn):累計(jì)確認(rèn)允許接收端一段時(shí)間內(nèi)發(fā)送一次ack而不是每一個(gè)幀都需要發(fā)送ack吠谢。該確認(rèn)方式確認(rèn)代表其前面的幀都以正確接收到
eg:發(fā)送端發(fā)送了編號(hào) 0,1,2,3,4,5 的幀土童,等待一段時(shí)間后(超過3的超時(shí)計(jì)時(shí)器)累計(jì)收到的ack對(duì)應(yīng) 0,2 幀,則證明已經(jīng)成功 0,1,2 均已經(jīng)成功接收工坊,3 傳輸錯(cuò)誤献汗。并且哪怕 4,5兩個(gè)幀接收成功后也不會(huì)返回 4,5 的ack會(huì)一直等待從 3 開始重傳

差錯(cuò)控制

發(fā)送幀丟失、ack丟失王污、ack遲到等處理方法基本和停等協(xié)議相同罢吃,不同的是采用累計(jì)確認(rèn)恢復(fù)的方式,當(dāng)前面的幀出錯(cuò)之后后面幀無論是否發(fā)送成功都要重傳

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優(yōu)點(diǎn):信道利用率高(利用窗口有增加發(fā)送端占用昭齐,并且減少ack回復(fù)次數(shù))
缺點(diǎn):累計(jì)確認(rèn)使得該方法只接收正確順序的幀尿招,而不接受亂序的幀,錯(cuò)誤重傳浪費(fèi)嚴(yán)重

發(fā)送窗口大小問題
窗口理論上是越多性能越好司浪,但是窗口不能無限大泊业,n比特編碼最大只能2^(n-1)個(gè)窗口,否則會(huì)造成幀無法區(qū)分(本質(zhì)就是留了一個(gè)比特區(qū)分兩組幀)

選擇重傳協(xié)議(SR)

SR協(xié)議可以說是GBN的plus版本啊易,在GBN的基礎(chǔ)上改回每一個(gè)幀都要確認(rèn)的機(jī)制吁伺,解決了累計(jì)確認(rèn)只接收順序幀的弊端只需要重發(fā)錯(cuò)誤幀。
其中 發(fā)送窗口 > 1 ,接收窗口 > 1 ,接收窗口 > 發(fā)送窗口 (建議接 收窗口 = 發(fā)送窗口 接收窗口少了溢出多了浪費(fèi)).

控制方法
發(fā)送端:將窗口內(nèi)的數(shù)據(jù)連續(xù)發(fā)送
接收端:收到一個(gè)幀就將該幀緩存到窗口中并回復(fù)一個(gè)ack
接收端:接收到順序幀后將數(shù)據(jù)提交給上層并接收窗口后移(若接收到的幀不是連續(xù)的順序幀時(shí)接收窗口不移動(dòng))
發(fā)送端:接收到順序幀的ack后發(fā)送窗口后移(同理發(fā)送窗口接收到的ack不連續(xù)也不移動(dòng))

差錯(cuò)控制

發(fā)送幀丟失租谈、ack丟失篮奄、ack遲到三類處理方式仍然和停等協(xié)議相同,不同的是SR向上層提交的是多個(gè)連續(xù)幀割去,停等只提交一個(gè)幀(不連續(xù)的幀要等接收或重傳完成后才會(huì)提交)

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發(fā)送窗口大小問題
同GBN一樣窟却,發(fā)送窗口和接收窗口都不能無限多,且不說緩存容量問題呻逆,當(dāng)兩組幀同時(shí)發(fā)送時(shí)會(huì)造成無法區(qū)分夸赫,大小上限仍然是2^(n-1)個(gè)窗口(本質(zhì)就是留了一個(gè)比特寫組號(hào))

窗口大小這里留一張截圖,方便理解
假設(shè)窗口大小都為3(圖中編號(hào)到了3是借4窗口的圖咖城,正常應(yīng)編號(hào)到2,但是不妨礙理解)
左邊是錯(cuò)誤重發(fā)茬腿,第一組的0幀ack丟失了
右邊是正常收發(fā)

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若是2比特編碼呼奢,她本身編碼只夠區(qū)分幀本身,而無法區(qū)分最后接收的0幀時(shí)哪一個(gè)組(啥時(shí)候應(yīng)該發(fā)來的)
若采用3比特編碼就能區(qū)分開了

三種協(xié)議對(duì)比:
停等協(xié)議:?jiǎn)尉€程的傻子切平,簡(jiǎn)單不易出錯(cuò)握础,但是效率極其低下
GBN:假的多線程(接收端太坑啦),接收端是情種悴品,只等待自己哪一個(gè)幀禀综,丟棄了后來的幀
SR:多線程,接收端有收藏癖苔严,等待集齊一套召喚神龍(提交給上層這只神龍……)

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