ppt来源：王道考研B站教程

一. 流量控制

① 必要性

较高的发送速度和较低的接收能力不匹配的话，会造成传输出错

② 数据链路层 VS 传输层

层	模式	流量控制手段
数据链路层	点对点	收不下就不回复确认
传输层	端到端	给发送端一个窗口公告

③ 定义

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。

④ 方法

1）停止等待协议

2）滑动窗口协议

关系：

解决了流量控制，以及可靠传输（通过发送方自动重传）

包括：

• 后退N帧协议（GBN)
• 选择重传协议（SR）

3）协议对比

也就是说，其实停等协议也可以看成是一种滑动窗口协议。

二. 停止-等待协议

下简称”停等协议“

必要性

• 底层信道会出现丢包问题。
• 流量控制

应用情况

① 无差错情况

0帧、1帧为编号。ACK为确认帧。（acknowledgement frame）
注意：帧编号可以重复利用，比如此处0，1就是不断给新帧重复使用的。

② 有差错情况

停等协议的有差错情况，都是基于超时计时器来进行处理的。
让我们在第一种差错情况中对超时计时器进行更多的介绍。

1）数据帧丢失，或检测到帧出错。

• 数据帧丢失：即接收端并没有接收到数据帧。
• 检测到帧出错：接收端接收到了数据帧，但是检测到数据帧出错了。

这两种都产生一样的结果：接收端不返回ACK。

下图中，感叹号部分的原因为：

• 保留副本：可能需要重新发送这个帧（由于之前丢失或出错）。
• 必须编号：防止重复。
  

2）ACK丢失

描述：接收端接收到数据了，但是发送给发送端的ACK丢失了的情况。

解决流程：
i) 由于没有回收到ACK，触发了超时计时器，发送端重新发送当前数据帧。
ii) 接收端再次收到当前数据帧，由于我们有编号，于是判断这是重复帧，丢弃重复帧，并且再次传ACK。
iii) 发送端接收到ACK，错误解决。（当然，如果又丢失则继续这个流程）

3）ACK迟到

描述：接收端接收到数据了，但是ACK迟到了，触发了超时计时器的情况。

解决流程：
i) ACK迟到导致触发超时计时器，发送端重传数据帧。
ii) 接收端收到重复数据帧，丢弃重复帧，并重传ACK。
iii) 发送端在某刻终于收到迟到ACK，由于编号重复，丢弃迟到ACK。

③ 性能分析

结论

简单，信道利用率太低。

解析图

可见一个周期中，RTT占了很大的比例。

信道利用率 && 信道吞吐率

1）定义

2）例题

• RTT = 双向传播事延 = 2 * 30ms
• 此处TD = L / 4kb/s，TA题干未给，不计。（见解析图中的公式变量。）
  

三. 后退N帧协议（GBN）

GBN：Go Back N

首先来一个GBN协议与前面的停等协议的对比图吧！

停等协议

GBN协议

由停等协议到GBN协议，有两个前提：

• 必须增加序号范围
• 发送方要缓存多个分组

① GBN的滑动窗口

传送帧分为三个部分：

• 发完被确认的帧
• 还能发送的帧（即正在发送窗口里的帧）
• 还不能发的帧
  

② GBN发送方要做的三件事

简单来说，就是：

• 与上层的交流：上层发送数据，发送方如果窗口满，则退还数据给上层。（实际可以缓存数据）
• 对ACK采取累计确认方式。
  这里要举个例子：发送0、1、2，只返回ack1，则说明：0，1都收到，重传2。而非只收到1。
• 超时事情处理：重传所有已发但未确认帧。
  举个例子：发送0、1、2、3，返回ack1，超时后重传2、3。
  （之后的SR协议就是对此处进行了优化。）
  

③ GBN接收方要做的事

下图简而言之就是：

• 正确按序收到n号帧后，发送ack N（累计确认），上传数据给上层。
• 维护Expected_Seq_Num。
  举个例子：发0、1、2、3，接收到0、2、3，则发ack0，expectedseqnum=1（期待接收帧是1）
  这里提了一下缓存失序帧，其实就是为SR协议引一下，因为SR协议会缓存失序帧。
  

④ 运行图

图中需要注意：

• 接收3、4、5后，都丢弃，并且发送的都是ACK 1。
• 超时计时器：超时后，重传所有已发未确认帧，结合expectedseqnum=2来维护运行。
  

⑤ 滑动窗口长度

• 采取n比特对帧编号的情况：发送窗口尺寸W满足：1 ≤ W ≤ $2^n$-1
• 原因：尺寸过大会导致接收方无法区分新帧与旧帧。
  如果不太了解为啥无法区分，可以到SR协议部分再看看解析。

⑥ GBN重点总结

这里直接看图就好

⑦ 例题

做这道题需要的知识点：

• 累计确认
• GBN的重发机制

解析：由于收到了3号帧的确认，也就是ACK 3，那么由累计确认机制可知：0、1、2、3号帧都成功传送。因此，只有4、5、6、7号帧需要重发。所以选C.4。

⑧ 性能分析

i) 优点：连续发送数据帧 => 提高信道利用率。
ii) 缺点：重传时要把已经正确传输的数据帧重传 => 传送效率降低。

最后来一个GBN的思维导图

四. 选择重传协议（SR）

SR：Selective Repeat

对于之前的GBN协议，我们了解其弊端：批量重传。
而为了解决这一弊端，我们有一个解决方法：

单个确认，加大接收窗口，设置接收缓存，支持乱序（缓存乱序到达帧）

由此引出SR协议

① 滑动窗口

与GBN协议不同在于：

• 见接收方窗口的紫色部分6，新增缓存功能。
• 见发送方窗口的绿色部分3，支持乱序确认，也就是重传时可以传2，4而省略3。
• 下界：位于发送方窗口的最小序号位，下图中为2号帧。
  

② SR发送方必须响应的三件事

• 上层调用同GBN，不赘述。
• ACK：与GBN不同，并非累计确认。具体可见图中解释。
  举个例子：
  发0、1、2、3、4，收到ACK1 、2、3，那么说明0、4并没有被正确接收。并且由于0是下界，因此不能移动窗口。于是重传0、4，如果只返回ACK0，那么窗口移动，下界变成4。
• 超时事件：一个超时事件对应一个帧的重传
  

③ SR接受方要做的事

分成三类。

• 接受乱序，缓存失序帧。如下图的6号帧
• 比下界序号还小的帧，返ACK。（下图5号帧前的01234，只是重新确认已发）
• 其他情况：忽略。

移动滑动窗口的情况：下界帧成功返回ACK。

④ 运行图

• 2帧丢失后，3帧缓存，发送ACK3 （GBN则返ACK2）
• 2帧超时后，重传2帧。（GBN则返2345）
• 移动窗口：重传2帧后，2-5都成功了，移动下界到6。
  

⑤ 滑动窗口长度

公式：$Wtmax$ = $Wrmax$ = 2^n-1

限制原因：

同GBN，会导致接收方无法区分新帧与旧帧。
见图左，与图右流程：

• 共同点：最后都是接受0号帧
• 不同点：左边是重传（旧帧），右边不是重传（新帧）

解决方法：按公式给窗口长度，就不会出现这种二义性错误。

⑥ SR协议重点 && 例题

重点

直接见下图

例题

考察知识：

• SR协议的重传机制

解析：

• 1号帧已经确认，不需要重传
• 0、2号帧超时，需要重传
• 3号帧，没超时，先不处理。

因此，最终只需要重传0、2号帧，答案选A.2。

⑦ 思维导图

终于补完这一小节的内容了= =，一篇博客拖了好久。
要抓紧写完三四章的内容了！