【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 部 《 Computer Networks v4》 3/10/2023 第 3章 數(shù)據(jù)鏈路層 48 / 169 差錯(cuò)控制 ? 確認(rèn) ? 數(shù)據(jù)幀丟失 ? 重復(fù)幀 如何保證數(shù)據(jù)幀的正常傳輸：通過(guò)三種手段處理三種可能出現(xiàn)的情況 ： 《 Computer Networks v4》 3/10/2023 第 3章 數(shù)據(jù)鏈路層 49 / 169 數(shù)據(jù)幀丟失 ? 通過(guò)發(fā)送方的重發(fā)定時(shí)器（超時(shí)）解決 ? 超時(shí)（ TimeOut）：在傳輸過(guò)程中，如果所發(fā)送的幀丟失，接收方根本沒(méi)有收到，不可能發(fā)送確認(rèn)幀（包括否定性確認(rèn)），當(dāng)然發(fā)送方也不可能等待收到如何信息，所以發(fā)送方每發(fā)送一幀，就啟動(dòng)一個(gè)重發(fā)定時(shí)器，在所設(shè)定的時(shí)間內(nèi)，一般都應(yīng)該收到確認(rèn)，如收不到確認(rèn)，則在重發(fā)定時(shí)器溢出后，再重發(fā)此幀 《 Computer Networks v4》 3/10/2023 第 3章 數(shù)據(jù)鏈路層 50 / 169 差錯(cuò)控制 ? 確認(rèn) ? 數(shù)據(jù)幀丟失 ? 重復(fù)幀 如何保證數(shù)據(jù)幀的正常傳輸：通過(guò)三種手段處理三種可能出現(xiàn)的情況 ： 《 Computer Networks v4》 3/10/2023 第 3章 數(shù)據(jù)鏈路層 51 / 169 重復(fù)幀 ? 重發(fā)機(jī)制也包括當(dāng)接收方發(fā)送的確認(rèn)幀丟失而導(dǎo)致發(fā)送方的重發(fā)定時(shí)器超時(shí)而重發(fā) ? 由于接收方確認(rèn)幀的丟失，導(dǎo)致發(fā)送方多次發(fā)送同一幀，接收方也將多次收到同一幀，為能識(shí)別是否為相同的幀，應(yīng)該在幀格式中增加一個(gè)幀的編號(hào)（序號(hào)） 《 Computer Networks v4》 3/10/2023 第 3章 數(shù)據(jù)鏈路層 52 / 169 幀的格式 基于上述討論，一個(gè)數(shù)據(jù)鏈路層的幀至少應(yīng)該包括下列內(nèi)容： 信息 校驗(yàn)信息 info CRC 確認(rèn)號(hào) Ack_no 幀序號(hào) Seq_no 幀類型 type 幀頭 《 Computer Networks v4》 3/10/2023 第 3章 數(shù)據(jù)鏈路層 53 / 169 可靠性傳輸 ? 差錯(cuò)控制：校驗(yàn)、重發(fā)和序號(hào) 避免幀錯(cuò)誤的保證：幀的校驗(yàn) 避免幀丟失的保證：超時(shí)和重發(fā) 避免幀重復(fù)的保證：幀有序號(hào) ? 流量控制：窗口協(xié)議 發(fā)送方和接收方之間的協(xié)調(diào) ? 協(xié)議描述和驗(yàn)證 《 Computer Networks v4》 3/10/2023 第 3章 數(shù)據(jù)鏈路層 54 / 169 流量控制 ? 發(fā)送速率和接收速率的匹配即流量控制 如接收方的處理能力低于發(fā)送方，即使傳輸中沒(méi)有出錯(cuò)，也可能被“ 淹沒(méi)”，所以通常在接收方的緩沖區(qū)到達(dá)一定量時(shí)，應(yīng)及時(shí)通知發(fā)送方，暫停發(fā)送，等候通知，這就是流量控制機(jī)制 ? 基本數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議 ? 滑動(dòng)窗口協(xié)議 《 Computer Networks v4》 3/10/2023 第 3章 數(shù)據(jù)鏈路層 55 / 169 A、 B兩臺(tái)主機(jī)要求可靠的、面向連接的通信，在接收方的數(shù)據(jù)鏈路層，目前正運(yùn)行的是 wait_for_event(event)，即等待某個(gè)事件發(fā)生 基本數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議 可以這樣理解：在一臺(tái)主機(jī)中，物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層等，都有各自的進(jìn)程在運(yùn)行，并且假設(shè)： 《 Computer Networks v4》 3/10/2023 第 3章 數(shù)據(jù)鏈路層 56 / 169 wait_for_event(event)的參數(shù) ? 如 event = checksum_err，意即所接收幀的校驗(yàn)和錯(cuò)，應(yīng)考慮不發(fā)送確認(rèn)幀 ACK，或發(fā)送否定性確認(rèn)幀 NAK ? 如 event = frame_arrival，即幀已到達(dá)并校驗(yàn)正確，應(yīng)調(diào)用 from_physical_layer，從物理層取得幀，并檢查幀頭的控制信息，如一切正常，則僅把其中的分組交網(wǎng)絡(luò)層 ? 一系列過(guò)程和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義： Tnbm P202 Fig. 39 如發(fā)生了某個(gè)事件，此過(guò)程將返回參數(shù) event， event有兩個(gè)取值： checksum_err（ CRC錯(cuò)） frame_arrival（正確收到） 《 Computer Networks v4》 3/10/2023 第 3章 數(shù)據(jù)鏈路層 57 / 169 三個(gè)基本數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議 （協(xié)議 13） ? 無(wú)限制的單工協(xié)議 （協(xié)議 1） Tnbm P205 Fig. 310 一種無(wú)限制的單工協(xié)議 ? 單工的停 – 等協(xié)議 （協(xié)議 2） Tnbm P207 Fig. 311 一個(gè)單工的停 – 等協(xié)議 ? 噪聲信道的單工協(xié)議 （協(xié)議 3） Tnbm P210 Fig. 312 一個(gè)肯定性確認(rèn)和超時(shí)重發(fā)協(xié)議 《 Computer Networks v4》 3/10/2023 第 3章 數(shù)據(jù)鏈路層 58 / 169 無(wú)限制的單工協(xié)議 ? 鏈路是理想的傳輸通道，所傳輸?shù)娜魏螖?shù)據(jù)既不會(huì)出錯(cuò)也不會(huì)丟失 即：不需校驗(yàn)，也不可能出現(xiàn)重發(fā)，毋需差錯(cuò)控制 ? 不管發(fā)送方以怎樣的速率發(fā)送數(shù)據(jù)，接收方都能及時(shí)接收并處理 即接收端處理器的處理速度無(wú)限高，處理時(shí)間可忽略不計(jì)，緩沖區(qū)空間無(wú)限大，毋需流量控制 Tnbm P205 Fig. 310 一種無(wú)限制的單工協(xié)議 一種理想的環(huán)境，理想的協(xié)議，假定： 《 Computer Networks v4》 3/10/2023 第 3章 數(shù)據(jù)鏈路層 59 / 169 協(xié)議 1： SENDER void sender1(void) { frame s。 packet buffer。 while (true) { from_work_layer(buffer)。 =buffer。 to_physical_layer(s)。 } } 《 Computer Networks v4》 3/10/2023 第 3章 數(shù)據(jù)鏈路層 60 / 169 協(xié)議 1： RECEIVER void receiver1(void) { frame r。 event_type event。 while (true) { wait_for_event(event)。 from_physical_layer(r)。 to_work_layer()。 } } 《 Computer Networks v4》 3/10/2023 第 3章 數(shù)據(jù)鏈路層 61 / 169 三個(gè)基本數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議 （協(xié)議 13） ? 無(wú)限制的單工協(xié)議 （協(xié)議 1） Tnbm P205 Fig. 310 一種無(wú)限制的單工協(xié)議 ? 單工的停 – 等協(xié)議 （協(xié)議 2） Tnbm P207 Fig. 311 一個(gè)單工的停 – 等協(xié)議 ? 噪聲信道的單工協(xié)議 （協(xié)議 3） Tnbm P210 Fig. 312 一個(gè)肯定性確認(rèn)和超時(shí)重發(fā)協(xié)議 《 Computer Networks v4》 3/10/2023 第 3章 數(shù)據(jù)鏈路層 62 / 169 單工的停 – 等協(xié)議 ? 鏈路是理想的傳輸通道，所傳輸?shù)娜魏螖?shù)據(jù)既不會(huì)出錯(cuò)也不會(huì)丟失 ? 考慮實(shí)際情況，接收方不可能具有足夠高的 CPU處理能力來(lái)及時(shí)處理所有的接收幀，也不可能具有永不溢出的緩沖區(qū) 即：毋需差錯(cuò)控制，但必須進(jìn)行流量控制 這里的單工，其實(shí)是半雙工，所謂流量控制是發(fā)送方必須收到前一幀的確認(rèn)后才允許發(fā)送下一幀，接收方發(fā)出確認(rèn)，意味著前一幀已接收并交網(wǎng)絡(luò)層，準(zhǔn)備接收下一幀 Tnbm P207 Fig. 311 一個(gè)單工的停 – 等協(xié)議 協(xié)議 1中第一個(gè)假設(shè)保留，第二個(gè)假設(shè)撤消，假定： 《 Computer Networks v4》 3/10/2023 第 3章 數(shù)據(jù)鏈路層 63 / 169 協(xié)議 2： SENDER void sender2(void) { frame s。 packet buffer。 event_type event。 while (true) { from_work_layer(buffer)。 =buffer。 to_physical_layer(s)。 wait_for_event(event)。 } } 《 Computer Networks v4》 3/10/2023 第 3章 數(shù)據(jù)鏈路層 64 / 169 協(xié)議 2： RECEIVER void receiver2(void) { frame r,s。 event_type event。 while (true) { wait_for_event(event)。 from_physical_layer(r)。 to_work_layer()。 to_physical_layer(s)。 } } 《 Computer Networks v4》 3/10/2023 第 3章 數(shù)據(jù)鏈路層 65 / 169 協(xié)議 2說(shuō)明 ? 協(xié)議 2是一個(gè)半雙工協(xié)議，即發(fā)送方和接收方使用同一信道，但發(fā)送方發(fā)送數(shù)據(jù)幀的過(guò)程和接收方發(fā)送確認(rèn)幀的過(guò)程是嚴(yán)格交替的 ? 協(xié)議 2中，發(fā)送方發(fā)送的數(shù)據(jù)幀和接收方發(fā)送的確認(rèn)幀采用相同的幀格式，發(fā)送方發(fā)送的數(shù)據(jù)幀中僅包含數(shù)據(jù)，接收方發(fā)送的確認(rèn)幀數(shù)據(jù)為空，僅為一個(gè)信號(hào) ? 由于協(xié)議 2定義的是一個(gè)理想的傳輸通道，所以不考慮傳輸差錯(cuò)問(wèn)題 《 Computer Networks v4》 3/10/2023 第 3章 數(shù)據(jù)鏈路層 66 / 169 三個(gè)基本數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議 （協(xié)議 13） ? 無(wú)限制的單工協(xié)議 （協(xié)議 1） Tnbm P205 Fig. 310 一種無(wú)限制的單工協(xié)議 ? 單工的停 – 等協(xié)議 （協(xié)議 2） Tnbm P207 Fig. 311 一個(gè)單工的停 – 等協(xié)議 ? 噪聲信道的單工協(xié)議 （協(xié)議 3） Tnbm P210 Fig. 312 一個(gè)肯定性確認(rèn)和超時(shí)重發(fā)協(xié)議 《 Computer Networks v4》 3/10/2023 第 3章 數(shù)據(jù)鏈路層 67 / 169 噪聲信道的單工協(xié)議 ? 噪聲信道的差錯(cuò)控制 ? 采用定時(shí)器實(shí)現(xiàn)差錯(cuò)控制 ? 簡(jiǎn)單的重發(fā)機(jī)制存在的問(wèn)題 ? 較為實(shí)用的噪聲信道單工協(xié)議 《 Computer Networks v4》 3/10/2023 第 3章 數(shù)據(jù)鏈路層 68 / 169 噪聲信道的差錯(cuò)控制 ? 幀的數(shù)據(jù)出錯(cuò)： 幀數(shù)據(jù)中若干位出錯(cuò)， 通常 CRC都能檢測(cè)到 ? 幀的丟失： 一旦幀頭出錯(cuò)，則該幀丟失 ? 幀的重復(fù)： 如發(fā)送方有重發(fā)機(jī)制，當(dāng)接收方發(fā)出的 ACK丟失時(shí)，接收方將收到發(fā)送方重發(fā)的重復(fù)幀 在噪聲信道中應(yīng)考慮傳輸有差錯(cuò)的情況，所謂差錯(cuò)： 《 Computer Networks v4》 3/10/2023 第 3章 數(shù)據(jù)鏈路層 69 / 169 噪聲信道的單工協(xié)議 ? 噪聲信道的差錯(cuò)控制 ? 采用定時(shí)器實(shí)現(xiàn)差錯(cuò)控制 ? 簡(jiǎn)單的重發(fā)機(jī)制存在的問(wèn)題 ? 較為實(shí)用的噪聲信道單工協(xié)議 《 Computer Networks v4》 3/10/2023 第 3章 數(shù)據(jù)鏈路層 70 / 169 采用定時(shí)器實(shí)現(xiàn)差錯(cuò)控制 ? 如在協(xié)議 2的基礎(chǔ)上增加一個(gè)重發(fā)定時(shí)器，當(dāng)發(fā)送方發(fā)送完一幀后啟動(dòng)一個(gè)重發(fā)定時(shí)器并等待確認(rèn) ? 無(wú)論是由于接收方收到一個(gè)錯(cuò)幀而不發(fā) ACK（無(wú)否定性確認(rèn)機(jī)制），還是由于幀標(biāo)志錯(cuò)而導(dǎo)致幀的丟失，接收方不可能發(fā)送 ACK，或者接收方所發(fā)送的 ACK丟失，發(fā)送方的重發(fā)定時(shí)器都將超時(shí)，重發(fā)定時(shí)器一旦超時(shí)則立即重發(fā)，以實(shí)現(xiàn)差錯(cuò)控制 《 Computer Networks v4》 3/10/2023 第 3章 數(shù)據(jù)鏈路層 71 / 169 噪聲信道的單工協(xié)議 ? 噪聲信道的差錯(cuò)控制 ? 采用定時(shí)器實(shí)現(xiàn)差錯(cuò)控制 ? 簡(jiǎn)單的重發(fā)機(jī)制存在的問(wèn)題 ? 較為實(shí)用的噪聲信道單工協(xié)議 《 Computer Networks v4》 3/10/2023 第 3章 數(shù)據(jù)鏈路層 72 / 169 簡(jiǎn)單的重發(fā)機(jī)制存在的問(wèn)題 ? 效率較低 如接收方收到的幀出錯(cuò)或者整個(gè)數(shù)據(jù)幀丟失，則不發(fā) ACK（無(wú)否定性確認(rèn)機(jī)制），發(fā)送方將在重發(fā)定時(shí)器超時(shí)后重發(fā)，直至正確，然而重發(fā)定時(shí)器的設(shè)定時(shí)間可能是正常 ACK返回時(shí)間的2倍、 3倍和更多，所以效率極低 ? 接收方會(huì)收到重復(fù)幀 如接收方收到了