数据通信与计算机网络数据链路协议

第5讲数据链路协议

课时授课计划课程内容内容：停等协议滑动窗口协议

目的与要求：掌握停等协议的工作原理；掌握滑动窗口协议的工作原理；

重点与难点：重点：停等协议、滑动窗口协议；难点：通信利用率的分析。课堂讨论： 滑动窗口协议？

现代教学方法与手段：

投影PowerPoint幻灯课件复习（提问）： 循环冗余码？

复习差错控制的实现原理差错检查（编码）海明码纠错码差错的控制ARQFEC差错的控制发收能够发现错误的码应答信号2种应答帧：确认帧ACK否认帧NAK发收能够纠正错误的码第3章数据链路层2.3数据链路协议停等协议顺序接收管道协议选择重传协议停等协议停止等待(stop-and-wait)协议是最简单但也是最基本的数据链路层协议。完全理想化的数据传输假定1：链路式理想的传输信道，所传送的任何数据既不会出差错也不会丢失。假定2：不管发送方以多快的速率发送数据，接收方总来得及收下，并及时上交主机。(接收端向主机交付的数据速率永远不会低于发送端发送数据的速率)数据链路通信的简单模型停等协议具有最简单流量控制的数据链路层协议假定：链路是理想的传输信道，即所传送的任何数据既不会出差错也不会丢失

由接收方控制发送方的数据流，乃是计算机网络中流量控制的一个基本方法。停等协议两种数据传输比较从主机取数据上交主机DATA1DATA4DATA3DATA2结点A结点B从主机取数据上交主机DATA1DATA2结点A结点BACKACK理想信道具有简单流量控制的数据链路层协议从主机取数据上交主机DATA1DATAnDATA2结点A结点BDATAn+3DATAn+2DATAn+1NAKn+1ACK流水线协议停等协议议在发送结结点：（1）从从主机取取一个数数据帧；；（2）将将数据帧帧送到数数据链路路层的发发送缓存存；（3）将将发送缓缓存中的的数据帧帧发送出出去；（4）等等待；（5）若若收到由由接收结结点发过过来的信信息(此此信息的的格式与与内容可可由双方方事先商商定好)，则从从主机取取一个新新的数据据帧，然然后转到到（2））。停等协议议在接收结结点：（1）等等待；（2）若若收到由由发送结结点发过过来的数数据帧，，则将其其放入数数据链路路层的接接收缓存存；（3）将将接收缓缓存中的的数据帧帧上交主主机；（4）向向发送结结点发一一信息，，表示数数据帧已已经上交交给主机机；（5）转转到(1)。实用的停停止等待待协议有噪声信信道的单单工协议议前提：实际信信道不满满足理想想化数据据传输的的假定流量控制制方法：等待发发送差错控制制：发送方方数据帧帧中加入入校验码码（CRC），，由接收收方检查查；若出出错，返返回NAK；发发送方收收到NAK后重重发。帧丢失处处理：超时时定时时器；；以序序号标标识数数据帧帧优优点点：简简单缺缺点点：信信道道利用用率低低数据帧帧在链链路上上传输输的几种情情况Data0Data1ACKACKAB时间送主机送主机Data0Data0ACKToutACK丢失AB重传送主机放弃×(a)正常情情况(b)数据帧帧出错错(C)数据帧帧丢失失(d)确认帧帧丢失失Data0Data0NCKACKAB出错重传送主机重传Data0Data0ACK丢失ABTout送主机发送状态变量初始化V(s)0从主机取以数据帧装配：将v(s)的值写入N(s)将数据帧送缓冲区从发送缓冲区取出数据帧并发送出去设置超时定时器应答到达否ACK/NAK更新状态变量V(s)V(s)+1超时否NAKACKNNYY接收状态变量初始化V(R)0发NAK接收数据帧并作差错校验讲收到的帧中的数据部分送主机发ACK接收帧收到否？N(s)=V(R)?更新状态变量准备接收下一帧V(R)V(R)+1结果正确否？丢失此帧发送方方接收方方Ack帧数据帧帧2RL/B时间T(sec)B为信信道容容量(b/s)R为单单程传传播延延迟时时间(s)L为数数据帧帧长度度(bits)U为信信道利利用率率连续ARQ协议议工作原原理：发送方方发完完一帧帧后，，不必必停下下来等等待对对方的的应答答，可可以连连续发发送若若干帧帧；如如果在在发送送过程程中收收到接接收方方的肯肯定应应答，，可以以继续续发送送；若若收到到对其其中某某一帧帧的否否认帧帧，则则从该该帧开开始的的后续续帧全全部重重发流量控控制方方法：连续续发送送差错控控制：同停停等协协议优点：连续续发送送提高高了信信道利利用率率缺点：回回走重重传（（Go-back-N））,导导致某某些已已正确确接收收的帧帧的重重传，，因此此降低低了发发送效效率误误码率率较低低时，，连续续ARQ优优于停停等协协议；；反之之则不不一定定连续ARQ协议议Go-back-NARQframe1senderreceiver出错7,8帧帧被被丢弃弃frame2frame3ACK4frame4frame5ACK5frame6frame7frame8NACK6ACK7frame7frame6frame86,7,8帧帧重传传滑动窗窗口概概念前提：：在连连续ARQ协议议中，，必须须对可可以连连续发发出的的最多多帧数数（以以发出出但未未确认认的帧帧）作作限制制原则：：循环环重复复使用用有限限的帧帧序号号流量控控制：：发送窗窗口：：其大大小WT表表示在在收到到对方方确认认的信信息之之前，，可以以连续续发出出的最最多数数据帧帧数（（只有有序号号在窗窗口内内的帧帧才可可以发发送））接收窗窗口：：其大大小WR可可以连连续接接收的的最多多数据据帧数数（只只有序序号在在窗口口内的的帧才才可以以接收收，否否则丢丢弃））接收窗窗口驱驱动发发送窗窗口的的转动动发送窗窗口的的最大大值：：WT+WR<2n(n为为序号号的位位数)WT<2n-1WT=2WR=1的的滑动动窗口口编编码码长度度=？？发收t0t1t2t3t4t5t6t7初始发0帧帧发1帧帧收0帧帧发ACK0收ACK0发2帧帧收1帧帧发ACK1收ACK1滑动窗窗口协协议0123456701234567已成功功发出出的数据据帧将发出出的数数据帧帧窗口后后沿窗口前前沿帧序号号发送方方缓冲区区0123456701234567已正确确接收收的数据据帧将收到到的数数据帧帧帧序号号接收方方缓冲区区窗口后后沿窗口前前沿01234567012345670123456701234567012345670123456701234567012345670123456701234567012345670123456701234567012345670123456701234567012345670123456701234567012345670,1,2ACK33,4,5,6ACK4选择重重传ARQ协议议原则：：只重传传出错错或定定时器器超时时的数数据帧帧方法：WR>1，，暂存存接受受窗口口中序序号在在出错错帧之之后的的数据据帧优点：：避免重重传已已正确确传送送的帧帧，提提高了了信道道利用用率缺点：：在接收收端需需要占占用一一定容容量的的缓存存接收窗窗口的的最佳佳值：：WR<WTWR<2n-10123452678910tftoutDATA出错NCK2送主机机放弃送主机机AB送主机机仅重传传分组组2!课堂小小结掌握下下面的的术语语ACK、NAK、滑滑动窗窗口、、信道道利用用率理解停等协协议的的工作作流程程理解选择重重