文章目錄

• 前言
• 概念
• • 一、差錯(cuò)控制
  • • 1、停等協(xié)議
    • 2、回退N幀協(xié)議（GoBack_N,GB_N）
    • 3、選擇性重傳協(xié)議（Selective Repeat,SR)
    • 4、單幀確認(rèn)和累計(jì)確認(rèn)、捎帶應(yīng)答
  • 二、鏈路層流量控制——滑動(dòng)窗口機(jī)制
  • 三、數(shù)據(jù)鏈路層典型協(xié)議
  • • 1、HDLC協(xié)議（High-level Data Link Control）
    • 2、PPP協(xié)議（Point-to-Point Protocol）
  • 四、有限狀態(tài)機(jī)——協(xié)議驗(yàn)證
• 參考資料

前言

筆者系電子科技大學(xué)2019級(jí)在讀本科生，針對(duì)本學(xué)期學(xué)校開(kāi)設(shè)的計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)課程，將學(xué)習(xí)筆記以博客形式上傳到CSDN上以便日后復(fù)習(xí)整理，其中的瑕疵歡迎大家向我指正，在評(píng)論區(qū)多多交流討論。

概念

一、差錯(cuò)控制

1、停等協(xié)議

核心：發(fā)送方完成一幀數(shù)據(jù)的發(fā)送后，等到接收方應(yīng)答后再繼續(xù)傳輸下一幀的方式；如果沒(méi)有收到確認(rèn)幀，發(fā)送方將重傳數(shù)據(jù)幀

重傳的兩種可能性：
（1）接受方負(fù)確認(rèn)（NAK）導(dǎo)致重傳：如果是校驗(yàn)出錯(cuò)，不能進(jìn)行負(fù)確認(rèn)，因?yàn)樾蛱?hào)可能本身就是錯(cuò)的，只能超時(shí)重傳；只有當(dāng)連續(xù)發(fā)送的幀出現(xiàn)前后序號(hào)不一致時(shí)進(jìn)行負(fù)確認(rèn)
（2）超時(shí)重傳

①發(fā)送幀需要編號(hào)，便于區(qū)分不同的幀，避免重復(fù)接收
②確認(rèn)幀ACK也需要進(jìn)行編號(hào)，以區(qū)別不同的確認(rèn)幀

效率估計(jì)

傳播延時(shí)Tp = 距離/(2/3C) = d/(2/3C) 固體介質(zhì)如同軸電纜-傳輸速度為2/3c 傳輸時(shí)間Tr = 幀長(zhǎng)/數(shù)據(jù)傳輸速率 = L/D 應(yīng)答時(shí)延T = Tr +TA +2Tp ≈ Tr + 2Tp（TA很短）

效率

α = Tr/T = Tr / Tr+2Tp

①α越小，信道空閑比例越大，效率越低
②🔺隨著數(shù)傳速率的增加，效率下降；隨著距離的增加，效率在下降

2、回退N幀協(xié)議（GoBack_N,GB_N）

核心：發(fā)送方連續(xù)發(fā)送幀，在發(fā)送方發(fā)現(xiàn)幀出錯(cuò)以后，會(huì)從出錯(cuò)的那一幀開(kāi)始重傳后續(xù)所有幀

3、選擇性重傳協(xié)議（Selective Repeat,SR)

核心：發(fā)送方只重傳出錯(cuò)的那一幀

• 接收方將后續(xù)幀緩存起來(lái)
• 接收方得到重傳幀以后，重新排序，向高層遞交
  

4、單幀確認(rèn)和累計(jì)確認(rèn)、捎帶應(yīng)答

單幀確認(rèn)：對(duì)當(dāng)前幀進(jìn)行確認(rèn)（發(fā)的N幀的ACK為N）；幀太短而數(shù)量多、耗資源
累計(jì)確認(rèn)：累計(jì)確認(rèn)中確認(rèn)的序號(hào)表示期望接收的下一幀的序號(hào)，表示此序號(hào)之前的幀已經(jīng)妥收（也要拉大設(shè)定的超時(shí)的時(shí)間）
🔺序號(hào)含義不一樣，故單幀確認(rèn)和累計(jì)確認(rèn)不能兼容

捎帶應(yīng)答：接收方在自己的數(shù)據(jù)幀頭放入應(yīng)答信息——雙向傳輸；減少單獨(dú)發(fā)送確認(rèn)幀的開(kāi)銷

二、鏈路層流量控制——滑動(dòng)窗口機(jī)制

窗口

• 發(fā)送窗口——發(fā)送方能連續(xù)發(fā)送多少個(gè)幀
• 接收窗口——接收方能連續(xù)接收多少個(gè)幀

滑動(dòng)

• 根據(jù)接收方的確認(rèn)，發(fā)送方可以發(fā)送新的幀，移除不需要重傳的幀
• 接收方窗口向高層遞交后，移除已經(jīng)交給上層的幀，可以接納新的幀

循環(huán)隊(duì)列實(shí)現(xiàn)滑動(dòng)窗口，實(shí)現(xiàn)連續(xù)的FIFO

窗口大小
GB_N：
（1）發(fā)送方窗口大小Ws ≥2Tp/（L/D）+1
（2）接收方窗口大小Wr=1
SR：
（1）發(fā)送方窗口大小Ws ≥2Tp/（L/D）+1
（2）接收方窗口大小Wr>1；為減少溢出重傳，接收方窗口最好大于等于發(fā)送窗口即Wr≥Ws
🔺影響因素：發(fā)送窗口大小與往返時(shí)延有關(guān)——連續(xù)發(fā)送；接收窗口大小與上層處理速度（取走）有關(guān)
幀序號(hào)容量（從0開(kāi)始編號(hào)）

Nmax+1≥Ws+Wr（保證局部窗口內(nèi)序號(hào)唯一）

假設(shè)序號(hào)位數(shù)為n，則最大窗口大小

①GB_N——窗口大小<=2ⁿ-1
②SR——窗口大小<=2^(n-1)

三、數(shù)據(jù)鏈路層典型協(xié)議

1、HDLC協(xié)議（High-level Data Link Control）

基本：
（1） 面向位同步（成幀）-擴(kuò)展性強(qiáng)，未限制數(shù)據(jù)類型
（2） 同步傳輸（一次傳輸一塊數(shù)據(jù)）
（3） 格式幀-幀具有一定格式，特殊位置字段有特殊含義，與特殊字符不一樣
（4）面向連接

基本工作模式
[1]站點(diǎn)類型：

• 主站（primary）
• 從站（secondary）
• 混合站（combined）

[2]系統(tǒng)配置模型：
①非平衡 - 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路或多點(diǎn)鏈路-一個(gè)主站和多個(gè)從站-全雙工或半雙工
②對(duì)稱（symmetrical）、平衡 - 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路-兩個(gè)復(fù)合站組成-全雙工或半雙工
[3]通信模式：

• 一般響應(yīng)模式（NRM）
• 異步響應(yīng)模式（ARM）
• 異步平衡模式（ABM）

[4]實(shí)例
(1)HDLC Unbalanced
Unbalanced NRM：主站控制通信，從站經(jīng)主站允許才可發(fā)送數(shù)據(jù)，從站之間通信經(jīng)過(guò)主站
Unbalanced ARM：從站在信道空閑時(shí)可發(fā)起通信、從站之間通信經(jīng)過(guò)主站

（2）HDLC Symmetrical-兩條獨(dú)立信道

（3）HDLC ABM-必須是混合站，一條信道

HDLC幀格式

①管理幀-主要負(fù)責(zé)流量控制和差錯(cuò)控制

②無(wú)編號(hào)幀（unnumbered frames）-5位類型編碼，32種；主要用于鏈路控制

③HDLC的P/F位
發(fā)方命令幀P設(shè)置1，接收方應(yīng)答幀F(xiàn)設(shè)置1，表示對(duì)poll立即應(yīng)答。
🔺P/F用來(lái)判斷是否發(fā)生阻塞，因?qū)Ψ捷^長(zhǎng)處理延時(shí)而對(duì)本方造成困惑。

2、PPP協(xié)議（Point-to-Point Protocol）

特點(diǎn)

適應(yīng)PSTN-需要撥號(hào)上網(wǎng)，差控流控較弱

面向字符同步：字符填充法、適應(yīng)異步傳輸——信道質(zhì)量差干擾多、兼顧同步傳輸和塊傳輸

可支持多種網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議-以適應(yīng)多種上層網(wǎng)絡(luò)

支持用戶身份認(rèn)證—：PAP口令認(rèn)證、CHAP質(zhì)詢式握手認(rèn)證協(xié)議

支持IP地址協(xié)商：客戶端可從服務(wù)器獲取IP

幀格式

工作流程

PPP協(xié)議組件及功能

鏈路控制協(xié)議（LCP）：管理PPP鏈路，包括參數(shù)協(xié)商，建立、拆除和監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)鏈路等

網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議（NCP）：協(xié)商所承載網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與屬性，協(xié)商在數(shù)據(jù)鏈路上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包的格式和類型，配置網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議

驗(yàn)證協(xié)議CHAP和PAP：驗(yàn)證PPP對(duì)端設(shè)備的合法性

注：
①IP over PPP是無(wú)連接協(xié)議使用底層面向連接服務(wù)的案例
②PPP協(xié)商技術(shù)-對(duì)等實(shí)體之間商定某些參數(shù)
例MTU（最大傳輸單元）、認(rèn)證方式、IP、頭部壓縮及方法

四、有限狀態(tài)機(jī)——協(xié)議驗(yàn)證

協(xié)議描述方法：

• 文檔——RFC
• 時(shí)序圖
• 有限狀態(tài)機(jī)FSM

有限狀態(tài)機(jī)四要素：狀態(tài)、轉(zhuǎn)換、事件、動(dòng)作
保持狀態(tài)的事件可以不畫

協(xié)議驗(yàn)證
（1） 可靠性：
①協(xié)議失敗、協(xié)議死鎖-子集只有入沒(méi)有出
②協(xié)議失敗-半雙工信道的停等協(xié)議沒(méi)有協(xié)議失敗、全雙工信道的停等協(xié)議有失敗序列
（2） 完備性：狀態(tài)可達(dá)性-所有節(jié)點(diǎn)可達(dá)
停等協(xié)議的驗(yàn)證步驟
（1） 確定變量及狀態(tài)
（2） 選擇正確的狀態(tài)
（3） 驗(yàn)證可達(dá)性
（4） 驗(yàn)證協(xié)議死鎖
（5） 驗(yàn)證協(xié)議失敗

參考資料

中國(guó)大學(xué)MOOC電子科技大學(xué)計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（第五版） 清華大學(xué)出版社 嚴(yán)偉、潘愛(ài)民 譯

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的计算机网络学习笔记（四）——差错控制、停等协议、回退N帧、选择性重传、滑动窗口、数据链路层HDLC、PPP协议、有限状态机的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

如果覺(jué)得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯(cuò)，歡迎將生活随笔推薦給好友。