计算机网络笔记No.11

概述

可靠，即传输的数据不错、不丢、不乱。可靠数据传输对应用层、传输层、链路层都很重要
信道的不可靠特性决定了可靠数据传输协议(rdt)的复杂性

分析可靠数据传输协议时：

• 渐进地设计可靠数据传输协议的发送方和接收方
• 只考虑单向数据传输，但控制信息双向流动
• 利用状态机 (Finite State Machine, FSM) 刻画传输协议

可靠数据传输协议基本结构：接口

Rdt 1.0: 可靠信道上的可靠数据传输

在 Rdt 1.0 中，底层信道完全可靠：（理想情况）

• 不会发生错误(bit error)
• 不会丢弃分组

发送方和接收方的FSM独立：

Rdt 2.0：产生位错误的信道

1. 在 Rdt 2.0 中，底层信道可能翻转分组中的位(bit) —— 对此需要利用 校验和 检测位错误
2. 为了从错误中恢复 —— 需要确认机制(Acknowledgements）
   ACK：接收方显式地告知发送方分组已正确接收
   NAK：接收方显式地告知发送方分组有错误
   发送方收到NAK后，重传分组
3. 基于这种重传机制的rdt协议称为ARQ(Automatic Repeat reQuest)协议

相比于 Rdt1.0，Rdt2.0新引入了：差错检测、接收方反馈控制消息: ACK/NAK、重传

Rdt 2.0: FSM规约：停 — 等协议

Rdt 2.0:：无错误场景：发送方发送一个包到接收方，检验无错，接收方返回的一个 ACK，发送方收到ACK，开始下一次发送

Rdt 2.0:：有错误场景：发送方发送一个包到接收方，接收方检验出有错误，返回一个 NAK，发送方接收到NAK，重发

Rdt 2.0的缺陷：

• 如果ACK/NAK消息发生错误/被破坏(corrupted)、产生重复分组

Rdt 2.1：发送方, 应对ACK/NAK破坏

Rdt 2.1 vs. Rdt 2.0：

发送方：

1. 为每个分组增加了序列号
2. 需校验ACK/NAK消息是否发生错误
3. 状态数量翻倍

接收方：

4. 需判断分组是否是重复
5. 接收方无法知道ACK/NAK是否被发送方正确收到

发送方, 应对ACK/NAK破坏： 发送方发送一个包，序列号为0；等待接收方发回序列号为0的 ACK；如果返回NAK(有错误)，重发；返回ACK，再发送一个包，序列号为1；重复上述过程，序列号始终在0、1之间交替变换

接收方, 应对ACK/NAK破坏：收到一个包后，校验是否有错误以及校验是否是想得到的序列号，都满足则保存接受的数据，返回ACK；数据有错误，返回NAK；序列号有错误，不保存数据返回ACK

Rdt 2.2:：无NAK消息协议

只使用ACK：

• 接收方通过ACK告知最后一个被正确接收的分组
• 在ACK消息中显式地加入被确认分组的序列号
• 发送方收到重复ACK之后，采取与收到NAK消息相同的动作，重传当前分组

Rdt 3.0：信道既可能发生错误，也可能丢失分组

发送方等待 合理 时间：

• 需要定时器
• 如果没收到ACK，重传
• 如果分组或ACK只是延迟而不是丢包 —— 重传会产生重复，序列号能够处理；接收方需在ACK中显式告知所确认的分组

发送方FSM：

示例：

Rdt 3.0性能分析：

• Rdt 3.0能够正确工作，但性能很差
• 示例：1Gbps链路，15ms端到端传播延迟，1KB分组
  
  发送方利用率：发送方发送时间百分比：
  
  在1Gbps链路上每30毫秒才发送一个分组——>33KB/sec

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