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传输层：可靠传输原理及协议

RDT 可靠传输协议经历了rdt1.0，rdt2.0，rdt2.1，rdt2.2，rdt3.0.一步步完善，使得网络得到很好的安全性稳定性。

在RDT协议发展历程中， 利用状态机FSM图像刻画传输协议。会更加准确形象。

Rdt1.0：可靠信道上的可靠数据传输

假设

只考虑单向数据传输
但控制信息双向流动
底层信道完全可靠
不会发生错误，不会丢包
但是现实传输过程会发生位错误和丢包问题。

Ret2.0:产生位错误的信道

假设

位翻转时会发生错误、但不会丢包
利用校验和检测位错误

如何从错误中恢复？

- 确认机制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

注：基于这种重传机制的rdt协议称为ARQ

rdt2.0中传入的新机制：差错检测、接收方反馈控制信息：ACK/NAK、重传

如何解决分重复分组问题？

序列号：发送方给每个·分组增加序列号
接收方丢弃重复分组

如果ACK/NAK消息发生错误/被破坏，会怎么样？

消息错误时，解决：为ACK ，NAK增加错误校验和，检错并纠错.

发送方收到被破坏的ACK，NAK时不知道接收方发生了什么。解决：添加额外的控制消息

如果ACK，NAK坏掉，解决：发送方重传

新增待解决问题：不能简单的重传，会产生重复分组

解决方法：RDT2.1，加入序列号，及重复判断。

Rdt2.1

发送方：为每个分组增加序列号
接收方需要判断分组是否重复。注意：接收方无法知道ACK/NAK是否被发送方正确收到

Rdt2.2

与Rdt2.1功能相同，但是只使用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后，采取与收到NAK消息相同的动作：重传当前分组

Rdt3.0

如果信道既可能发生错误，也可能丢失分组，怎么办?
校验和+序列号+ACK+重传 够用吗？
方法：发送方等待合理的时间
 ·如果没收到ACK，重传
 ·如果分组或ACK知识延迟而不是丢了
   ·重传会产生重复，序列号机制能够处理
   ·接收方需在ACK中显式告知所确认的分组
需要定时器

滑动窗口协议

窗口定义：
允许使用更大序列号范围
窗口尺寸为N：最多N个等待确认的消息

滑动窗口含义：
随着协议的运行，窗口在序列号空间内向前滑动
滑动窗口协议：GBN、SR

GBN

允许发送方在收到ACK之前连续发送多个分组
更大的序列号范围
发送或接收方需要更大的存储空间以缓存分组

ACK机制
ACK机制：发送拥有最高序列号、已被正确接收的分组的ACK
可能产生重复ACK
只需要记住唯一的·expectedseqnum

乱序到达的分组
直接丢弃–>接收方没有缓存
超时后，重新确认序列号最大的、按序到达的分组

GPN原理图

GBN的缺陷

·重传分组过多
·解决：
 ·接收方对每个分组单独确认
  ·设置缓存机制，缓存乱序到达的分组
 ·发送方值重传没收到ACK的分组
  ·为每个分组设置定时器，当这个分组没收到ACK，并超时后，重传
 ·发送方窗口
  ·N个连续的序列号
  ·限制已发送且未确认的分组

SR：解决了GBN问题

当发送方发送失败一个包时，接收方会继续接受发送方的分组，将它们放入缓存
当发送方重传分组时，接收方将该分组及缓存的分组一起读入
序列号空间大小与窗口尺寸关系：Ns + Nr <= 2的k次方。k为分组个数

SR原理图