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7.5.3 窗口协议机制

2007-07-05 12:56 王达 电子工业出版社 字号:T | T
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本章主要介绍局域网、广域网,以及OSI各层主要功能及其工作原理这些基本的计算机网络通信技术,同时还将介绍计算机网络数据通信中常见的技术指标和参数。这些都是我们平常进行各种网络工程施工和系统设计的基础和前提。本节是窗口协议机制介绍。

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7.5.3  窗口协议机制
以上简单介绍了三种滑动窗口协议的基本流量控制原理,本节要从总的方面来概述窗口协议的流量控制机制。
窗口协议的本质就是在任何时刻,发送方总是维持着一组序列号,分别对应于它所允许的发送帧。类似地在接收方也维持着这样一个“接收窗口”(Receiving Window),对应于一组允许它接收的帧。发送方的窗口和接收方的窗口不必有相同的上、下限,也不必有同样的大小。显然如果窗口设置为1,即发送方缓冲能力仅为一个帧,则传输控制方案就相当于前面介绍的空闲重发请求(RQ)方案,此时传输效率很低。故窗口限度应选为使接收方尽量能处理或接受收到的所有帧。当然选择时还必须考虑诸如帧的最大长度、可使用的缓冲存空间及传输速率等因素。
注:重发表是一个连续序号的列表,对应发送方已发送但尚未确认的那些帧。这些帧的序号有一个最大值,这个最大值即发送窗口的限度。所谓“发送窗口”就是指示发送方已发送但尚未确认的帧序号队列的界限,其上、下界分别称为发送窗口的上、下沿,上、下沿的间距称为“窗口尺寸”。接收方类似地也有接收窗口,它表示允许接收的帧的序号。因为在数据传送过程进行时,打开的窗口(包括“发送窗口”和“接收窗口”)位置一直在滑动,所以也称为“滑动窗口”(Slidding Window)。
发送方每次发送一帧后,待确认帧的数目便增1,每收到一个确认信息后,待确认帧的数目便减1。当重发表长度计数值,即待确认帧的数目等于发送窗口尺寸时,便停止发送新的帧。一般帧号是用有限位二进制数来表示的,到一定时间后就又反复循环。如帧号是用3位二进制数表示,则帧号在0~7间循环,也就是最多可保存8个帧,窗口大小就是“8”。如果发送窗口尺寸取值为2,则发送如图7-9所示。图中发送方阴影部分表示打开的发送窗口,接收方阴影部分则表示打开的接收窗口。具体流程如下。
图7-9  窗口机制工作原理示例 
(1)在(1)位置表示初始状态,发送方准备发送数据帧,而接收窗口中已有一个0号数据帧;
(2)在(2)位置发送方发送了0号帧,在发送窗口保留0号帧;
(3)在(3)位置发送方继续发送1号帧。因为此时发送方还没有收到接收方的确认帧,所以在发送窗口此时保留了两个帧,达到了窗口大小,不能继续发送数据了;
(4)在(4)位置,接收方收到了发送方发来的0号帧,此时原来保存的0号帧已处理,窗口滑动到1号。但还没有向发送方发送0号确认帧,所以发送窗口仍有两个帧保留,不能继续发送数据帧;
(5)在(5)位置发送方收到了接收方发来的0号数据帧的确认帧,所以发送窗口清除保留的0号帧,只保留1号窗格中的1号帧;
(6)在(6)位置发送方又可继续发送2号帧,当然此时的2号帧又将保留在发送窗口的2号窗格中,发送窗口又达到窗口大小2,停止发送;
(7)在(7)位置接收方接收到发送方发来的1号帧,放在接收窗中的2号窗格中(此时原来的0号帧已处理,所以接收窗口仍只有一个保留帧);
(8)在(8)号位置发送方收到接收方发来的1号确认帧,在发送窗口中又清除原来保留的1号帧,只保留(6)位置发送的2号帧,可继续发送,后面的过程就是按以上规律循环进行的。
注:一般来说,凡是在一定范围内到达的帧,即使它们不按顺序,接收方也要接收下来。若把这个范围看成是接收窗口的话,接收窗口的大小也应该是大于1的。而前面介绍的Go-BACK-N差错控制方案正是接收窗口等于1的一个特例,“选择重发”也可以看做是一种滑动窗口协议,只不过其发送窗口和接收窗口都大于1。若从滑动窗口的观点来统一看待空闲RQ、Go-BACK-N及选择重发三种协议,它们的差别仅在于各自窗口尺寸的大小不同而已:
 空闲重发请求(RQ):发送窗口=1,接收窗口=1;
 Go-BACK-N:发送窗口>1,接收窗口>1;
 选择重发:发送窗口>1,接收窗口>1。

【责任编辑:雪花 TEL:(010)68476606-8007】

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