文章目錄

• 前言
• 概念
• • 一、差錯控制
  • • 1、停等協議
    • 2、回退N幀協議（GoBack_N,GB_N）
    • 3、選擇性重傳協議（Selective Repeat,SR)
    • 4、單幀確認和累計確認、捎帶應答
  • 二、鏈路層流量控制——滑動窗口機制
  • 三、數據鏈路層典型協議
  • • 1、HDLC協議（High-level Data Link Control）
    • 2、PPP協議（Point-to-Point Protocol）
  • 四、有限狀態機——協議驗證
• 參考資料

前言

筆者系電子科技大學2019級在讀本科生，針對本學期學校開設的計算機通信網課程，將學習筆記以博客形式上傳到CSDN上以便日后復習整理，其中的瑕疵歡迎大家向我指正，在評論區多多交流討論。

概念

一、差錯控制

1、停等協議

核心：發送方完成一幀數據的發送后，等到接收方應答后再繼續傳輸下一幀的方式；如果沒有收到確認幀，發送方將重傳數據幀

重傳的兩種可能性：
（1）接受方負確認（NAK）導致重傳：如果是校驗出錯，不能進行負確認，因為序號可能本身就是錯的，只能超時重傳；只有當連續發送的幀出現前后序號不一致時進行負確認
（2）超時重傳

①發送幀需要編號，便于區分不同的幀，避免重復接收
②確認幀ACK也需要進行編號，以區別不同的確認幀

效率估計

傳播延時Tp = 距離/(2/3C) = d/(2/3C) 固體介質如同軸電纜-傳輸速度為2/3c 傳輸時間Tr = 幀長/數據傳輸速率 = L/D 應答時延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幀協議（GoBack_N,GB_N）

核心：發送方連續發送幀，在發送方發現幀出錯以后，會從出錯的那一幀開始重傳后續所有幀

3、選擇性重傳協議（Selective Repeat,SR)

核心：發送方只重傳出錯的那一幀

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

4、單幀確認和累計確認、捎帶應答

單幀確認：對當前幀進行確認（發的N幀的ACK為N）；幀太短而數量多、耗資源
累計確認：累計確認中確認的序號表示期望接收的下一幀的序號，表示此序號之前的幀已經妥收（也要拉大設定的超時的時間）
🔺序號含義不一樣，故單幀確認和累計確認不能兼容

捎帶應答：接收方在自己的數據幀頭放入應答信息——雙向傳輸；減少單獨發送確認幀的開銷

二、鏈路層流量控制——滑動窗口機制

窗口

• 發送窗口——發送方能連續發送多少個幀
• 接收窗口——接收方能連續接收多少個幀

滑動

• 根據接收方的確認，發送方可以發送新的幀，移除不需要重傳的幀
• 接收方窗口向高層遞交后，移除已經交給上層的幀，可以接納新的幀

循環隊列實現滑動窗口，實現連續的FIFO

窗口大小
GB_N：
（1）發送方窗口大小Ws ≥2Tp/（L/D）+1
（2）接收方窗口大小Wr=1
SR：
（1）發送方窗口大小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送窗口即Wr≥Ws
🔺影響因素：發送窗口大小與往返時延有關——連續發送；接收窗口大小與上層處理速度（取走）有關
幀序號容量（從0開始編號）

Nmax+1≥Ws+Wr（保證局部窗口內序號唯一）

假設序號位數為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、數據鏈路層典型協議

1、HDLC協議（High-level Data Link Control）

基本：
（1） 面向位同步（成幀）-擴展性強，未限制數據類型
（2） 同步傳輸（一次傳輸一塊數據）
（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]站點類型：

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

[2]系統配置模型：
①非平衡 - 點對點鏈路或多點鏈路-一個主站和多個從站-全雙工或半雙工
②對稱（symmetrical）、平衡 - 點對點鏈路-兩個復合站組成-全雙工或半雙工
[3]通信模式：

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

[4]實例
(1)HDLC Unbalanced
Unbalanced NRM：主站控制通信，從站經主站允許才可發送數據，從站之間通信經過主站
Unbalanced ARM：從站在信道空閑時可發起通信、從站之間通信經過主站

（2）HDLC Symmetrical-兩條獨立信道

（3）HDLC ABM-必須是混合站，一條信道

HDLC幀格式

①管理幀-主要負責流量控制和差錯控制

②無編號幀（unnumbered frames）-5位類型編碼，32種；主要用于鏈路控制

③HDLC的P/F位
發方命令幀P設置1，接收方應答幀F設置1，表示對poll立即應答。
🔺P/F用來判斷是否發生阻塞，因對方較長處理延時而對本方造成困惑。

2、PPP協議（Point-to-Point Protocol）

特點

適應PSTN-需要撥號上網，差控流控較弱

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

可支持多種網絡層協議-以適應多種上層網絡

支持用戶身份認證—：PAP口令認證、CHAP質詢式握手認證協議

支持IP地址協商：客戶端可從服務器獲取IP

幀格式

工作流程

PPP協議組件及功能

鏈路控制協議（LCP）：管理PPP鏈路，包括參數協商，建立、拆除和監控數據鏈路等

網絡控制協議（NCP）：協商所承載網絡協議與屬性，協商在數據鏈路上傳輸的數據包的格式和類型，配置網絡層協議

驗證協議CHAP和PAP：驗證PPP對端設備的合法性

注：
①IP over PPP是無連接協議使用底層面向連接服務的案例
②PPP協商技術-對等實體之間商定某些參數
例MTU（最大傳輸單元）、認證方式、IP、頭部壓縮及方法

四、有限狀態機——協議驗證

協議描述方法：

• 文檔——RFC
• 時序圖
• 有限狀態機FSM

有限狀態機四要素：狀態、轉換、事件、動作
保持狀態的事件可以不畫

協議驗證
（1） 可靠性：
①協議失敗、協議死鎖-子集只有入沒有出
②協議失敗-半雙工信道的停等協議沒有協議失敗、全雙工信道的停等協議有失敗序列
（2） 完備性：狀態可達性-所有節點可達
停等協議的驗證步驟
（1） 確定變量及狀態
（2） 選擇正確的狀態
（3） 驗證可達性
（4） 驗證協議死鎖
（5） 驗證協議失敗

參考資料

中國大學MOOC電子科技大學計算機通信網絡
計算機網絡（第五版） 清華大學出版社 嚴偉、潘愛民 譯

總結

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、有限状态机的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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