可靠数据传输协议-Rdt协议

目录

 

 

 

一、引言

二、Rdt存在意义及原理

三、Rdt 的历经版本及实现

1. Rdt 1.0  协议

2. Rdt 2.0 协议

 3. Rdt 2.1

4. Rdt  2.2

5. Rdt 3.0

常用的Rdt 3.0的实例情况有以下几种：

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一、引言

1. 该文章来源于教材的思路。
2. 使用FSM状态机描述发送方和接收方服务响应状态。
3. 在阅读本文之前，最好了解计算机网络体系结构各层之间的交流方式。
4. 红色为重点，蓝色为细节

二、Rdt存在意义及原理

• 可靠数据传输rdt原理： 现实中很多信道是不可靠的，很可能会发生丢包(由缓存溢出)等错误，所以我们需要使用技术手段来是传输变得可靠
•     可靠的含义：不错，不丢，不乱(重复分组)
•     Rdt 协议：对应用层，传输层，链路层都很重要。例如在传输层使用了UDP协议，而网络应用需要可靠传输，则需要使用可靠传输协议。
•     Rdt 被列为网络十大问题之一。
• 基本FSM结构

三、Rdt 的历经版本及实现

1. Rdt 1.0  协议

• 特点：发送方与接收方都只有一个状态
• 考虑条件：底层信道完全可靠条件下：(理想条件，实际不存在)，具体解释如下：

    不会发生错误
    不会丢弃分组
    发送方与接收方的FSM 独立

•  发送方：一个状态，等待上层调用
                  若上层调用，则产生rdt_send事件，创建packet活动，调用信道上的udt_send()，发送分组，可确定百分百发送，然后回到之前状态，继续等待调用
• 接收方：一个状态，等待下层调用
                 当传入一个分组，rdt_rcv接收，extract提取，交付给上层deliver_data
• 具体的FSM解释图如下：

2. Rdt 2.0 协议

PS：该协议也叫做ARQ协议 Automatic Repeat reQuest

• 特点： 等待上层调用，等待ACK或NAK控制信息
• 考虑条件：基于Rdt 1.0的不可行性，底层信道可能反转分组中的位，解决方法如下：

    Frist :       利用校验和检测位错误
    Second:   如何从错误中恢复(引入的新机制)：
                    确认机制ACK：接收方显式告知发送方分组已正确接收
                    NAK：接收方显式告知发送方分组有错, 发送方接收到NAK后，重传分组

• 发送方：若上层调用，则产生rdt_send事件，创建packet活动并加入校验盒，调用信道上的udt_send()，发送分组。同时进入等待ACK/NAK状态，若为NAK，则重传分组，继续等待ACK/NAK，一直处于该状态，直到传回ACK才进入等待调用状态。
• 接收方：当传入一个分组，rdt_rcv接收并且进行判断，如果没有错误extract提取，交付给上层deliver_data并返回ACK，如果发生错误，则直接返回NAK，并处于等待接收状态
• 具体的FSM解释图如下：

 3. Rdt 2.1

• 特点：发送方和接收方都有四个状态，比Rdt 2.0中多了两个序列号状态
• 考虑条件：基于 rdt_2.0的缺陷: 如果ACK/NAK消息发生错误/被破坏，就会进入死锁。 解决方式如下：

可以使用重传来解决问题，但是重传会导致重复分组问题，所以要解决重复分组问题： 
    发送方给每个分组增加序列号
    同样使用停-等协议

• 发送方：等待上层调用，序列号为0，若调用，若上层调用，则产生rdt_send事件，创建packet活动(此处加入序列号)并加入校验盒，调用信道上的udt_send()，发送分组。同时进入等待ACK/NAK状态，若为NAK，则重传分组，继续等待ACK/NAK，一直处于该状态。若 传回ACK，则进入等待调用状态，并改变序列号为1。
• 接收方：当传入一个分组，rdt_rcv接收并且进行判断，如果分组没有错误，并且期望收到分组序列号与当前序列号相同，则extract提取，交付给上层deliver_data并返回ACK，如果发生错误，则直接返回NAK，并处于等待接收状态；
  若接收分组没错，序列号不匹配，则必须发一个ACK，表示正确接收。
   
• 发送方和接收方FSM解释图分别如下:

                                                       发送方

                                                 接收方

4. Rdt  2.2

• 特点：基于Rdt 2.1 ，使用无NAK消息机制
• 并无多余考虑条件
• 与Rdt 2.1不同之处如下：

无NAK消息协议：
    只需要在ACK消息中显示的加入被确认分组的序列号，
    接收方通过ACK告知最后一个被正确接收的分组
    发送方收到重复ACK后，采取重传当前分组

• 具体FSM解释图如下：

5. Rdt 3.0

•  特点：多了一个时钟设置
• 考虑条件：之前所有Rdt 协议只假设了信道可能发生的一种错误，bit error：位的错误。不会丢失分组，现在假设信道既可能丢失分组，又可能发生错误。具体解决方法如下：

First：        发送方等待合理的时间，若timeout，没收到ACK，也没收到NAK，则重传。

Second：     但此时会导致一个问题：分组或ACK只是延迟了，则会引起重复问题，则需要加入序列号
 

• 发送方和接收方：在Rdt 2.0的基础上增加一个时钟，其它没有任何变化。给出发送方的FSM解释图：

 

• 常用的Rdt 3.0的实例情况有以下几种：

    First：  没有任何丢失

Second： 丢包

Third：丢失ACK

Fourth: Timeout