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7.5.2 复杂链路层协议的窗口协议

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。本节是复杂链路层协议的窗口协议介绍。

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7.5.2  复杂链路层协议的窗口协议
在前面的XON/XOFF方案中,为了使接收方能及时处理发送方发来的数据,需要用一些停止发送来进行等待,这样就会使得信道的利用率大打折扣。其实还可以进一步提高信道的有效利用率,使发送方不用等待确认帧返回就可连续发送若干帧。当然这其中又会带来许多问题,如由于允许连续发送多个未被确认的帧,帧号就需采用多位二进制数才能加以区分;又因凡被发出去但尚未被确认的帧都可能出错或丢失而被要求重发,所以这些帧都需要保留下来,形成一个“重发表”。
1.窗口协议简介
以上种种问题均要求发送方(注意不是“接收方”)有较大的发送缓冲区保留可能要求重发的未被确认的帧,但是发送方的缓冲区容量总是有限的。为此,可引入类似于前面介绍的空闲重发请求(RQ)控制方案的调整措施,使发送方在收到某确定帧之前,对发送方可继续发送的帧数目加以限制。这是由发送方调整保留在重发表中的待确认帧的数目来实现的。如果接收方来不及对收到的帧进行处理,则便停发确认信息,此时发送方的重发送方的重发表就会增长,当达到重发表限度时,发送方就不再发送新帧,直至再次收到确认信息为止。为了实现此方案,发送方存放待确认帧的重发表中应设置待确认帧数目的最大限度,这一限度被称为链路的“发送窗口”(Sending Window)。这种重发机制就是著名的“窗口机制”。
滑动窗口协议属异步双工传输模式。该协议的指导思想为:发送的信息帧都有一个序号,从0到某个最大值,0~2n-1,一般用n个二进制位表示;发送端始终保持一个已发送但尚未确认的帧的序号表,称为发送窗口。发送窗口的上界表示要发送的下一个帧的序号,下界表示未得到确认的帧的最小编号。发送窗口大小=上界–下界,大小可变。
发送端每发送一个帧,序号取上界值,上界加1;每接收到一个正确响应帧,下界加1。接收端有一个接收窗口,大小固定,但不一定与发送窗口相同。接收窗口的上界表示允许接收的序号最大的帧,下界表示希望接收的帧。接收窗口容纳允许接收的信息帧,落在窗口外的帧均被丢弃。序号等于下界的帧被正确接收,并产生一个响应帧,上界、下界都加1。接收窗口大小不变。
在滑动窗口协议中,每一个要发送的帧都包含一个序号,范围是从0到某个最大值,最大值通常是2n–1,n为帧序号的长度。滑动窗口协议的要点是:任何时刻发送进程要维护一组帧序号,对应于一组已经发送但尚未被确认的帧,这些帧称为落在发送窗口内;类似地,接收进程也要维护一组帧序号,对应于一组允许接收的帧,这些帧称为落在接收窗口内。
发送窗口中的序号代表已发送但尚未确认的帧,其中窗口下沿代表最早发送但至今尚未确认的帧。当发送窗口尚未达到最大值时,可以从网络层接收一个新的分组,然后将窗口上沿加1,并将新的上沿序号分配给新的帧;当收到对窗口下沿帧的确认时,窗口下沿加1。由于每一个帧都有可能传输出错,所以发送窗口中的帧都必须保留在缓冲区里以备重传,直至收到确认为止。当发送窗口达到最大值时,停止从网络层接收数据,直到有一个缓冲区空出来为止。
接收窗口中的序号代表允许接收的帧,任何落在窗口外的帧都被丢弃,落在窗口内的帧存放到缓冲区里。当收到窗口下沿帧时,将其交给网络层,并产生一个确认,然后窗口整体向前移动一个位置。和发送窗口不同,接收窗口的大小是不变的,总是保持初始时的大小。接收窗口大小为1,意味着数据链路层只能顺序接收数据,当接收窗口大于1时不是这样的,但无论如何,数据链路层必须按顺序将数据递交给网络层。
2.主要的滑动窗口协议
滑动窗口协议主要有三个协议。
(1)一比特滑动窗口协议(One Bit Sliding Window Protocol)
该协议的特点为:窗口大小N = 1,发送序号和接收序号的取值范围:0,1;可进行数据双向传输,信息帧中可含有确认信息(Piggybacking技术);信息帧中包括两个序号域:发送序号和接收序号(已经正确收到的帧的序号)。
该协议存在的问题是:能保证无差错传输,但是基于停―等方式;若双方同时开始发送,则会有一半重复帧;效率低,传输时间长。
(2)退后n帧协议(A Protocol Using Go Back n)
该协议的特点为:为提高传输效率而设计;接收方从出错帧起丢弃所有后继帧;接收窗口为1。该协议存在的问题是对于出错率较高的信道,浪费带宽。
(3)选择重传协议(A Protocol Using Selective Repeat)
该协议的特点为:在不可靠信道上有效传输时,不会因重传而浪费信道资源;接收窗口大于1,先暂存出错帧的后继帧;只重传坏帧;对最高序号的帧进行确认;接收窗口较大时,需较大缓冲区。
【责任编辑:雪花 TEL:(010)68476606-8007】

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