數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議

第5講數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議

課時(shí)授課計(jì)劃課程內(nèi)容內(nèi)容：停等協(xié)議滑動(dòng)窗口協(xié)議

目的與要求：掌握停等協(xié)議的工作原理；掌握滑動(dòng)窗口協(xié)議的工作原理；

重點(diǎn)與難點(diǎn)：重點(diǎn)：停等協(xié)議、滑動(dòng)窗口協(xié)議；難點(diǎn)：通信利用率的分析。課堂討論： 滑動(dòng)窗口協(xié)議？

現(xiàn)代教學(xué)方法與手段：

投影PowerPoint幻燈課件復(fù)習(xí)（提問）： 循環(huán)冗余碼？

復(fù)習(xí)差錯(cuò)控制的實(shí)現(xiàn)原理差錯(cuò)檢查（編碼）海明碼糾錯(cuò)碼差錯(cuò)的控制ARQFEC差錯(cuò)的控制發(fā)收能夠發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤的碼應(yīng)答信號2種應(yīng)答幀：確認(rèn)幀ACK否認(rèn)幀NAK發(fā)收能夠糾正錯(cuò)誤的碼第3章數(shù)據(jù)鏈路層2.3數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議停等協(xié)議順序接收管道協(xié)議選擇重傳協(xié)議停等協(xié)議停止等待(stop-and-wait)協(xié)議是最簡單但也是最基本的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議。完全理想化的數(shù)據(jù)傳輸假定1：鏈路式理想的傳輸信道，所傳送的任何數(shù)據(jù)既不會(huì)出差錯(cuò)也不會(huì)丟失。假定2：不管發(fā)送方以多快的速率發(fā)送數(shù)據(jù)，接收方總來得及收下，并及時(shí)上交主機(jī)。(接收端向主機(jī)交付的數(shù)據(jù)速率永遠(yuǎn)不會(huì)低于發(fā)送端發(fā)送數(shù)據(jù)的速率)數(shù)據(jù)鏈路通信的簡單模型停等協(xié)議具有最簡單流量控制的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議假定：鏈路是理想的傳輸信道，即所傳送的任何數(shù)據(jù)既不會(huì)出差錯(cuò)也不會(huì)丟失

由接收方控制發(fā)送方的數(shù)據(jù)流，乃是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中流量控制的一個(gè)基本方法。停等協(xié)議兩種數(shù)據(jù)傳輸比較從主機(jī)取數(shù)據(jù)上交主機(jī)DATA1DATA4DATA3DATA2結(jié)點(diǎn)A結(jié)點(diǎn)B從主機(jī)取數(shù)據(jù)上交主機(jī)DATA1DATA2結(jié)點(diǎn)A結(jié)點(diǎn)BACKACK理想信道具有簡單流量控制的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議從主機(jī)取數(shù)據(jù)上交主機(jī)DATA1DATAnDATA2結(jié)點(diǎn)A結(jié)點(diǎn)BDATAn+3DATAn+2DATAn+1NAKn+1ACK流水線協(xié)議停等協(xié)議議在發(fā)送結(jié)結(jié)點(diǎn)：（1）從從主機(jī)取取一個(gè)數(shù)數(shù)據(jù)幀；；（2）將將數(shù)據(jù)幀幀送到數(shù)數(shù)據(jù)鏈路路層的發(fā)發(fā)送緩存存；（3）將將發(fā)送緩緩存中的的數(shù)據(jù)幀幀發(fā)送出出去；（4）等等待；（5）若若收到由由接收結(jié)結(jié)點(diǎn)發(fā)過過來的信信息(此此信息的的格式與與內(nèi)容可可由雙方方事先商商定好)，則從從主機(jī)取取一個(gè)新新的數(shù)據(jù)據(jù)幀，然然后轉(zhuǎn)到到（2））。停等協(xié)議議在接收結(jié)結(jié)點(diǎn)：（1）等等待；（2）若若收到由由發(fā)送結(jié)結(jié)點(diǎn)發(fā)過過來的數(shù)數(shù)據(jù)幀，，則將其其放入數(shù)數(shù)據(jù)鏈路路層的接接收緩存存；（3）將將接收緩緩存中的的數(shù)據(jù)幀幀上交主主機(jī)；（4）向向發(fā)送結(jié)結(jié)點(diǎn)發(fā)一一信息，，表示數(shù)數(shù)據(jù)幀已已經(jīng)上交交給主機(jī)機(jī)；（5）轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)到(1)。實(shí)用的停停止等待待協(xié)議有噪聲信信道的單單工協(xié)議議前提：實(shí)際信信道不滿滿足理想想化數(shù)據(jù)據(jù)傳輸?shù)牡募俣髁靠刂浦品椒ǎ旱却l(fā)發(fā)送差錯(cuò)控制制：發(fā)送方方數(shù)據(jù)幀幀中加入入校驗(yàn)碼碼（CRC），，由接收收方檢查查；若出出錯(cuò)，返返回NAK；發(fā)發(fā)送方收收到NAK后重重發(fā)。幀丟失處處理：超時(shí)時(shí)定時(shí)時(shí)器；；以序序號標(biāo)標(biāo)識數(shù)數(shù)據(jù)幀幀優(yōu)優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)：簡簡單缺缺點(diǎn)點(diǎn)：信信道道利用用率低低數(shù)據(jù)幀幀在鏈鏈路上上傳輸輸?shù)膸追N情情況Data0Data1ACKACKAB時(shí)間送主機(jī)送主機(jī)Data0Data0ACKToutACK丟失AB重傳送主機(jī)放棄×(a)正常情情況(b)數(shù)據(jù)幀幀出錯(cuò)錯(cuò)(C)數(shù)據(jù)幀幀丟失失(d)確認(rèn)幀幀丟失失Data0Data0NCKACKAB出錯(cuò)重傳送主機(jī)重傳Data0Data0ACK丟失ABTout送主機(jī)發(fā)送狀態(tài)變量初始化V(s)0從主機(jī)取以數(shù)據(jù)幀裝配：將v(s)的值寫入N(s)將數(shù)據(jù)幀送緩沖區(qū)從發(fā)送緩沖區(qū)取出數(shù)據(jù)幀并發(fā)送出去設(shè)置超時(shí)定時(shí)器應(yīng)答到達(dá)否ACK/NAK更新狀態(tài)變量V(s)V(s)+1超時(shí)否NAKACKNNYY接收狀態(tài)變量初始化V(R)0發(fā)NAK接收數(shù)據(jù)幀并作差錯(cuò)校驗(yàn)講收到的幀中的數(shù)據(jù)部分送主機(jī)發(fā)ACK接收幀收到否？N(s)=V(R)?更新狀態(tài)變量準(zhǔn)備接收下一幀V(R)V(R)+1結(jié)果正確否？丟失此幀發(fā)送方方接收方方Ack幀數(shù)據(jù)幀幀2RL/B時(shí)間T(sec)B為信信道容容量(b/s)R為單單程傳傳播延延遲時(shí)時(shí)間(s)L為數(shù)數(shù)據(jù)幀幀長度度(bits)U為信信道利利用率率連續(xù)ARQ協(xié)議議工作原原理：發(fā)送方方發(fā)完完一幀幀后，，不必必停下下來等等待對對方的的應(yīng)答答，可可以連連續(xù)發(fā)發(fā)送若若干幀幀；如如果在在發(fā)送送過程程中收收到接接收方方的肯肯定應(yīng)應(yīng)答，，可以以繼續(xù)續(xù)發(fā)送送；若若收到到對其其中某某一幀幀的否否認(rèn)幀幀，則則從該該幀開開始的的后續(xù)續(xù)幀全全部重重發(fā)流量控控制方方法：連續(xù)續(xù)發(fā)送送差錯(cuò)控控制：同停停等協(xié)協(xié)議優(yōu)點(diǎn)：連續(xù)續(xù)發(fā)送送提高高了信信道利利用率率缺點(diǎn)：回回走重重傳（（Go-back-N））,導(dǎo)導(dǎo)致某某些已已正確確接收收的幀幀的重重傳，，因此此降低低了發(fā)發(fā)送效效率誤誤碼率率較低低時(shí)，，連續(xù)續(xù)ARQ優(yōu)優(yōu)于停停等協(xié)協(xié)議；；反之之則不不一定定連續(xù)ARQ協(xié)議議Go-back-NARQframe1senderreceiver出錯(cuò)7,8幀幀被被丟棄棄frame2frame3ACK4frame4frame5ACK5frame6frame7frame8NACK6ACK7frame7frame6frame86,7,8幀幀重傳傳滑動(dòng)窗窗口概概念前提：：在連連續(xù)ARQ協(xié)議議中，，必須須對可可以連連續(xù)發(fā)發(fā)出的的最多多幀數(shù)數(shù)（以以發(fā)出出但未未確認(rèn)認(rèn)的幀幀）作作限制制原則：：循環(huán)環(huán)重復(fù)復(fù)使用用有限限的幀幀序號號流量控控制：：發(fā)送窗窗口：：其大大小WT表表示在在收到到對方方確認(rèn)認(rèn)的信信息之之前，，可以以連續(xù)續(xù)發(fā)出出的最最多數(shù)數(shù)據(jù)幀幀數(shù)（（只有有序號號在窗窗口內(nèi)內(nèi)的幀幀才可可以發(fā)發(fā)送））接收窗窗口：：其大大小WR可可以連連續(xù)接接收的的最多多數(shù)據(jù)據(jù)幀數(shù)數(shù)（只只有序序號在在窗口口內(nèi)的的幀才才可以以接收收，否否則丟丟棄））接收窗窗口驅(qū)驅(qū)動(dòng)發(fā)發(fā)送窗窗口的的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)發(fā)送窗窗口的的最大大值：：WT+WR<2n(n為為序號號的位位數(shù))WT<2n-1WT=2WR=1的的滑動(dòng)動(dòng)窗口口編編碼碼長度度=？？發(fā)收t0t1t2t3t4t5t6t7初始發(fā)0幀幀發(fā)1幀幀收0幀幀發(fā)ACK0收ACK0發(fā)2幀幀收1幀幀發(fā)ACK1收ACK1滑動(dòng)窗窗口協(xié)協(xié)議0123456701234567已成功功發(fā)出出的數(shù)據(jù)據(jù)幀將發(fā)出出的數(shù)數(shù)據(jù)幀幀窗口后后沿窗口前前沿幀序號號發(fā)送方方緩沖區(qū)區(qū)0123456701234567已正確確接收收的數(shù)據(jù)據(jù)幀將收到到的數(shù)數(shù)據(jù)幀幀幀序號號接收方方緩沖區(qū)區(qū)窗口后后沿窗口前前沿01234567012345670123456701234567012345670123456701234567012345670123456701234567012345670123456701234567012345670123456701234567012345670123456701234567012345670,1,2ACK33,4,5,6ACK4選擇重重傳ARQ協(xié)議議原則：：只重傳傳出錯(cuò)錯(cuò)或定定時(shí)器器超時(shí)時(shí)的數(shù)數(shù)據(jù)幀幀方法：WR>1，，暫存存接受受窗口口中序序號在在出錯(cuò)錯(cuò)幀之之后的的數(shù)據(jù)據(jù)幀優(yōu)點(diǎn)：：避免重重傳已已正確確傳送送的幀幀，提提高了了信道道利用用率缺點(diǎn)：：在接收收端需需要占占用一一定容容量的的緩存存接收窗窗口的的最佳佳值：：WR<WTWR<2n-10123452678910tftoutDATA出錯(cuò)NCK2送主機(jī)機(jī)放棄送主機(jī)機(jī)AB送主機(jī)機(jī)僅重傳傳分組組2!課堂小小結(jié)掌握下下面的的術(shù)語語ACK、NAK、滑滑動(dòng)窗窗口、、信道道利用用率理解停等協(xié)協(xié)議的的工作作流程程理解選擇重重