第5講數據鏈路協議

課時授課計劃課程內容第一頁，共二十八頁。內容：停等協議滑動窗口協議

目的與要求：掌握停等協議的工作原理；掌握滑動窗口協議的工作原理；

重點與難點：重點：停等協議、滑動窗口協議；難點：通信利用率的分析。第二頁，共二十八頁。課堂討論： 滑動窗口協議？

現代教學方法與手段：

投影PowerPoint幻燈課件復習（提問）： 循環冗余碼？

第三頁，共二十八頁。復習差錯控制的實現原理差錯檢查（編碼）海明碼糾錯碼差錯的控制ARQFEC第四頁，共二十八頁。差錯的控制發收能夠發現錯誤的碼應答信號2種應答幀：確認幀ACK否認幀NAK發收能夠糾正錯誤的碼第五頁，共二十八頁。第3章數據鏈路層2.3數據鏈路協議停等協議順序接收管道協議選擇重傳協議第六頁，共二十八頁。停等協議停止等待(stop-and-wait)協議是最簡單但也是最基本的數據鏈路層協議。完全理想化的數據傳輸假定1：鏈路式理想的傳輸信道，所傳送的任何數據既不會出差錯也不會丟失。假定2：不管發送方以多快的速率發送數據，接收方總來得及收下，并及時上交主機。(接收端向主機交付的數據速率永遠不會低于發送端發送數據的速率)第七頁，共二十八頁。數據鏈路通信的簡單模型第八頁，共二十八頁。停等協議具有最簡單流量控制的數據鏈路層協議假定：鏈路是理想的傳輸信道，即所傳送的任何數據既不會出差錯也不會丟失

由接收方控制發送方的數據流，乃是計算機網絡中流量控制的一個基本方法。第九頁，共二十八頁。停等協議兩種數據傳輸比較從主機取數據上交主機DATA1DATA4DATA3DATA2結點A結點B從主機取數據上交主機DATA1DATA2結點A結點BACKACK理想信道具有簡單流量控制的數據鏈路層協議從主機取數據上交主機DATA1DATAnDATA2結點A結點BDATAn+3DATAn+2DATAn+1NAKn+1ACK流水線協議第十頁，共二十八頁。停等協議在發送結點：（1）從主機取一個數據幀；（2）將數據幀送到數據鏈路層的發送緩存；（3）將發送緩存中的數據幀發送出去；（4）等待；（5）若收到由接收結點發過來的信息(此信息的格式與內容可由雙方事先商定好)，則從主機取一個新的數據幀，然后轉到（2）。第十一頁，共二十八頁。停等協議在接收結點：（1）等待；（2）若收到由發送結點發過來的數據幀，則將其放入數據鏈路層的接收緩存；（3）將接收緩存中的數據幀上交主機；（4）向發送結點發一信息，表示數據幀已經上交給主機；（5）轉到(1)。第十二頁，共二十八頁。實用的停止等待協議有噪聲信道的單工協議前提：實際信道不滿足理想化數據傳輸的假定流量控制方法：等待發送差錯控制：發送方數據幀中加入校驗碼（CRC），由接收方檢查；若出錯，返回NAK；發送方收到NAK后重發。幀丟失處理：超時定時器；以序號標識數據幀優點：簡單缺點：信道利用率低第十三頁，共二十八頁。數據幀在鏈路上傳輸的幾種情況Data0Data1ACKACKAB時間送主機送主機Data0Data0ACKToutACK丟失AB重傳送主機放棄×(a)正常情況(b)數據幀出錯(C)數據幀丟失(d)確認幀丟失Data0Data0NCKACKAB出錯重傳送主機重傳Data0Data0ACK丟失ABTout送主機第十四頁，共二十八頁。第十五頁，共二十八頁。發送狀態變量初始化V(s)0從主機取以數據幀裝配：將v(s)的值寫入N(s)將數據幀送緩沖區從發送緩沖區取出數據幀并發送出去設置超時定時器應答到達否ACK/NAK更新狀態變量V(s)V(s)+1超時否NAKACKNNYY接收狀態變量初始化V(R)0發NAK接收數據幀并作差錯校驗講收到的幀中的數據部分送主機發ACK接收幀收到否？N(s)=V(R)?更新狀態變量準備接收下一幀V(R)V(R)+1結果正確否？丟失此幀第十六頁，共二十八頁。發送方接收方Ack幀數據幀2RL/B時間T(sec)B為信道容量(b/s)R為單程傳播延遲時間(s)L為數據幀長度(bits)U為信道利用率第十七頁，共二十八頁。連續ARQ協議工作原理：發送方發完一幀后，不必停下來等待對方的應答，可以連續發送若干幀；如果在發送過程中收到接收方的肯定應答，可以繼續發送；若收到對其中某一幀的否認幀，則從該幀開始的后續幀全部重發流量控制方法：連續發送差錯控制：同停等協議優點：連續發送提高了信道利用率缺點：回走重傳（Go-back-N）,導致某些已正確接收的幀的重傳，因此降低了發送效率誤碼率較低時，連續ARQ優于停等協議；反之則不一定第十八頁，共二十八頁。連續ARQ協議Go-back-NARQframe1senderreceiver出錯7,8幀被丟棄frame

2frame3ACK4frame4frame5ACK5frame6frame7frame8NACK

6ACK7frame7frame6frame86,7,8幀重傳第十九頁，共二十八頁。滑動窗口概念前提：在連續ARQ協議中，必須對可以連續發出的最多幀數（以發出但未確認的幀）作限制原則：循環重復使用有限的幀序號流量控制：發送窗口：其大小WT表示在收到對方確認的信息之前，可以連續發出的最多數據幀數（只有序號在窗口內的幀才可以發送） 接收窗口：其大小WR可以連續接收的最多數據幀數（只有序號在窗口內的幀才可以接收，否則丟棄） 接收窗口驅動發送窗口的轉動發送窗口的最大值：WT+WR<2n(n為序號的位數)

WT<2n-1第二十頁，共二十八頁。WT=2WR=1的滑動窗口編碼長度=？發收t0t1t2t3t4t5t6t7初始發0幀發1幀收0幀發ACK0收ACK0發2幀收1幀發ACK1收ACK1第二十一頁，共二十八頁。滑動窗口協議0123456701234567已成功發出的數據幀將發出的數據幀窗口后沿窗口前沿幀序號發送方緩沖區0123456701234567已正確接收的數據幀將收到的數據幀幀序號接收方緩沖區窗口后沿窗口前沿第二十二頁，共二十八頁。01234567012345670123456701234567012345670123456701234567012345670123456701234567012345670123456701234567012345670123456701234567012345670123456701234567012345670,1,2ACK33,4,5,6ACK4第二十三頁，共二十八頁。選擇重傳ARQ協議原則：只重傳出錯或定時器超時的數據幀方法：WR>1，暫存接受窗口中序號在出錯幀之后的數據幀

優點：避免重傳已正確傳送的幀，提高了信道利用率缺點：在接收端需要占用一定容量的緩存接收窗口的最佳值： WR<WT WR<2n-1第二十四頁，共二十八頁。0123452678910tftoutDATA出錯NCK2送主機放棄送主機AB送主機僅重傳分組2!第二十五頁，共二十八頁。課堂小結掌握下面的術語ACK、NAK、滑動窗口、信道利用率理解停等協議的工作流程理解選擇重傳協議第二十六頁，共二十八頁。Homework預習第四章內容作業：第76頁第4題第9題第17題作業：第116頁第6題第12題第二十七頁，共二十八頁。內容總結第5講數據鏈路協議。重點：停等協議、滑動窗口協議。停止等待(stop-and-wait)協議是最簡單但也是最基本的數據鏈路層協議。假定1：鏈路式理想的傳輸信道，所傳送的任何數據既不會