计算机网络原理（10）——可靠数据传输

计算机网络原理（10）——可靠数据传输（TCP）、rdt 1.0、rdt 2.0、rdt 3.0

什么是可靠？

• 不错、不丢、不乱

可靠数据传输协议

• 可靠数据传输对应用层、传输层、链路层都很重要
• 网路TOP-10问题
• 信道的不可靠特性决定了可靠数据传输协议（rdt）的复杂性

可靠数据传输协议基本结构：接口

• 渐进的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

rdt 1.0：可靠信道上的可靠数据传输

• 底层信道完全可靠
  • 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

• 底层信道可能翻转分组中的位（bit）

  • 利用校验和检测位错误

• 如何从错误中恢复？

  • 确认机制（Acknowledgements,ACK）：接收方显示地告知发送分组已正确接收
  • NAK：接收方显示地告知发送方分组有错误
  • 发送方收到NAK后，重传分组

• 基于这种重传机制的rdt协议称为**ARQ（Automatic Repeat reQuest）**协议

• rdt 2.0中引入的新机制

  • 差错检测
  • 接收方反馈控制消息：ACK/NAK
  • 重传

• FSM规约：停—等协议

• Rdt 2.0的缺陷

  • 如果ACK/NAK消息发生错误/被破坏时会怎么样
    • 为ACK/NAK增加校验和，检错并纠错
    • 发送方收到被破坏ACK/NAK时不知道接收方发生了什么，添加额外的控制消息
    • 如果ACK/NAK坏掉，发送方重传
    • 不能简单的重传：产生重复分组
  • 如何解决重复分组问题？rdt 2.1
    • 序列号（Sequence number）：发送方给每个分组增加序列号
    • 接收方丢弃重复分组

• rdt 2.2:无NAK消息协议，只使用ACK

rdt 3.0:信道既可能发生错误，也可能丢失分组

• 此时，“校验和+序列号+ACK+重传”不够用了
• 方法：发送方等待“合理”时间
  • 如果没收到ACK，重传
  • 如果分组或ACK只是延迟而不是丢了
    • 重传会产生重复，序列号机制能够处理
    • 接收方须在ACK中显示告知所确认的分组
  • 需要定时器