传输层之可靠数据传输

传输层作用

        利用端口号,将网络层主机和主机之间的逻辑通信映射成主机中进程和进程之间的逻辑通信。

可靠数据传输

        传输数据比特不会受到损坏(由0变1,或者由1变0)或丢失,而且所有数据都是按照其发送顺序进行交付。下面使用有限状态机(Finite-State-Machine,FSM)来描述可靠数据传输的演变过程(引起变迁的事件显示在表示变迁的横线上方,事件发生时所采取的动作显示在横线下方)。

        1.0版本:使用完全可靠信道的可靠数据传输             

发送端FSM1.0
接收端FSM1.0

        使用的传输信道可靠,保证了数据的传输可靠,发送端只管发送,接收端只管接收。

        2.0版本:使用具有比特差错信道的可靠数据传输(前提条件:不丢包,ACK和NAK分组不会受损)

发送端FSM2.0
接收端FSM2.0

        为了解决数据分组受损问题,2.0版本引入了差错检测、接收方反馈和重传技术,但是没有考虑到ACK和NAK分组也可能受损问题。当发送端处于等待ACK或者NAK状态时,不能接受上层发送数据的请求,所以这样的协议被成为停等(stop-and-wait)协议

        2.1版本:使用具有比特差错信道的可靠数据传输(前提条件:不丢包)

发送端FSM2.1
接收端FSM2.1

        为了解决ACK和NAK分组受损问题,2.1版本引入了序号,以便接收端能够区分收到的分组是新的分组还是由于ACK或者NAK受损而重传的分组。

        2.2版本:使用具有比特差错信道的可靠数据传输(前提条件:不丢包

发送端FSM2.2
接收端FSM2.2

        2.2版本与2.1版本的差异是,使用冗余ACK替代了NAK。

        3.0版本:使用具有比特差错信道的丢包信道的可靠数据传输

发送端FSM3.0
接收端FSM3.0

        3.0版本在发送端使用定时器解决了信道丢包的问题,在接收端没有什么变化。

流水线可靠数据传输

        3.0版本的可靠数据传输协议是一个功能正确的协议,但是性能不是很好,信道利用率很低,主要原因是它是一个停顿协议,大部分时间都花在等待上一个包的ACK上,所以引入流水线可靠数据传输协议。

停等操作
流水线操作

        使用流水线技术需要有两个前提条件:

        1、必须增加需要范围。

        2、发送方和接收方需要缓存多个分组。

Go Back N(GBN)协议

        GBN协议(也叫滑动窗口协议)允许发送方发送多个分组,而不需要等待确认,当它也受限于在流水线中未确认的分组数不能超过某个最大允许数N。在GBN中,发送方分组序号划分如下图所示:

在GBN中发送方分组序号划分

        基序号(base):最早的未确认分组的序号。

        下一个序号(nextseqnum):下一个待发分组的序号。

        窗口长度(N):流水线中最多允许的未确认分组数目。

        根据以上定义,发送方的分组序号可以分为4个部分:

        [0,base - 1]:已经被确认的分组序号。

        [base,nextseqnum - 1]:已发送但还未被确认的分组序号。

        [nextseqnum,base + N - 1]:可以使用的分组序号(如果有分组需要发送的话)。

        大于等于base + N:不可使用的分组序号。

GBN协议中发送端FSM
GBN协议中接收端FSM

        在GBN协议中,发送端需要维护分组缓存、窗口上下边界以及nextseqnum在窗口中的位置,而接收端只需要维护下一个按序接收的分组序号即可,该值保存在expectedSeqnum中。

选择重传(SR)协议

        在GBN协议中,单个分组的差错会引起大量分组的重传,而许多分组根本就没有必要重传。而选择重传(SR)协议通过让发送方仅重传那些它怀疑在接收方出错(受损或者丢失)的分组,避免了不必要的重传,这要求发送端和接收端都有缓存未确认分组的能力。

SR协议中收发两端分组序号状态
SR协议中发送端FSM
SR协议中接收端FSM

        在SR协议中,发送端和接收端的窗口并不总算是一致,窗口长度必须小于或等于序号空间大小的一半,不然没有接收端没有办法区分接收的分组是新的分组还是发送端重传的旧分组。

最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 204,530评论 6 478
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 86,403评论 2 381
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 151,120评论 0 337
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 54,770评论 1 277
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 63,758评论 5 367
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 48,649评论 1 281
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 38,021评论 3 398
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 36,675评论 0 258
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 40,931评论 1 299
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 35,659评论 2 321
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 37,751评论 1 330
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 33,410评论 4 321
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 39,004评论 3 307
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 29,969评论 0 19
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 31,203评论 1 260
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 45,042评论 2 350
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 42,493评论 2 343

推荐阅读更多精彩内容