计算机网络——ARQ协议

ARQ协议

  自动重传请求（Automatic Repeat-reQuest，ARQ）是 OSI 模型中数据链路层的错误纠正协议之一。
  首先在发送端将信息进行检错编码，然后将检错码经信道发送至接收端。接收端译码后判断是否有错，若有错，要求发送端重传，直至传送正确；若无错，则发送无错确认信号给发送端。
  ARQ 包括 停等式 ARQ 协议 和 连续 ARQ 协议。

停等式 ARQ 协议

  停止等待（Stop-And-Wait）协议，发送站发出一个帧后必须等待应答信号，收到肯定应答信号 ACK 后继续发下一个帧；收到否定应答信号 NAK 后重发该帧，在一定的时间间隔内没有收到应答信号也必须重发该帧。

停等协议的工作流程

在发送方：
（1）将网络层数据封装成一个数据帧；
（2）将数据帧送到数据链路层的发送缓存；
（3）将发送缓存中的数据帧发送出去；
（4）等待；
（5）若收到由接收方发过来ACK帧，转到（1）。

在接收方：
（1）等待；
（2）收到由发送方发过来的数据帧，则将其放入数据链路层的接收缓存；
（3）若正确，将数据帧拆封，分组数据上交网络层；
（4）向发送方回复确认帧ACK，表示数据帧已经正确接收；
（5）转到(1)。

数据帧在链路上传输的几种情况

信道利用率

连续 ARQ 协议

  连续 ARQ 协议指发送方维持着一个一定大小的发送窗口，位于发送窗口内的所有分组都可连续发送出去，而中途不需要等待对方的确认。这样信道的利用率就提高了。而发送方每收到一个确认就把发送窗口向前滑动一个分组的位置。

回退N帧的ARQ协议

  发送方发完一帧后，不必停下来等待对方的应答，可以连续发送若干帧；如果在发送过程中收到接收方的肯定应答，可以继续发送；若收到对前面某一帧的否认帧，则从该帧开始的后续帧全部重发。

基本特点

（1）发送方连续发送许多数据帧。
（2）接收方只接收一帧，即只能顺序接收。
（3）发送方发送的帧需要不同的编号来区分。
（4）发送方要有较大的缓冲区来保留可能重发的帧。

优点与缺点

  优点：连续发送提高了信道利用率，误码率较低时，优于停等协议。
  缺点：要回退N帧重传（Go-Back-N），导致已正确接收的帧重传，因此降低了发送效率。

选择重传ARQ协议

  若某帧出错，后面发送来的正确帧不能立即提交给网络层，由接收方进行缓存，同时要求发送方只重新发送出错的帧，一旦收到重传的帧后，再与原先缓存的帧一起按正确的顺序提交给网络层。

基本特点

（1）只重传出错或定时器超时的数据帧。
（2）发送方发送的帧需要不同的编号来区分。
（3）发送方要有较大的发送缓冲区来保留可能重发的帧。
（4）接收方也有较大的发送缓冲区，暂存接收窗口中序号在出错帧之后的数据帧。

优点与缺点

  优点：避免重传已正确传送的帧，提高了信道利用率。
  缺点：在接收端需要占用一定容量的缓存，控制较复杂