网络技术-链路层可靠传输协议

可靠传输

在链路层传输中，可能出现的错误包括数据位出错、分组丢失、分组失序、分组重复等。可靠传输服务希望实现发送端发送什么，接收端就接收到什么。虽然下面将在链路层这一章节中介绍SW、GBN、SR三种协议，但要明确的是，可靠传输服务并不仅仅局限于链路层，其他各层均可选择实现可靠传输。

停等协议 - SW

停等协议(Stop and Wait, SW)的发送方每发送一帧数据就停止，并等待接收方发送确认帧，收到确认后再发送下一帧。

确认与否认、超时重传

发送方发送数据后等待接收方ACK或NAK的响应，并启动超时计时器，如果一定时间收不到响应则启动超时重传。

确认丢失

如果确认分组丢失，接收方需要能感知到数据分组是否重复，因此数据分组需要编号，在停等协议中，由于每发送一个数据就进行等待，因此使用一位编号就够了。

确认迟到

如果确认分组迟到，在图示情况中，发送方需要感知到第二个ACK是对第二个DATA 0的重复确认，而不是对DATA 1的确认。因此确认分组也需要使用一位编号。

回退N帧协议 - GBN

回退N帧协议(Go Back N, GBN)允许发送方连续发送多个帧（即发送窗口可以大于1），以解决停等协议信道利用率低的问题。

发送方可在未收到接收方确认分组的情况下，将序号落在发送窗口内的多个数据分组全部发送出去；但接收方的接收窗口大小仅为1，也就是只有接收到了此窗口所代表的序号的分组，接收方才会回复ACK并且移动接收窗口。同理，发送方收到了发送窗口中最早的那个序号对应分组的ACK，才会移动发送窗口。

累计确认

接收方不一定要对收到的数据逐个确认，也可以对最后一个分组进行确认。ACK n表示序号为n及其之前的分组都已经被正确接收。称这种方法为累计确认。例如图中，接收方只对1号、4号数据分组进行确认，并且ACK 1在传输过程中丢失，发送方仍然可以根据收到的ACK 4判断0~4号分组都已经被正确接收。

有差错情况

例如发送方发送了5/6/7/0/1五个分组，但5号数据分组丢失，此时由于到达的四个分组都与接收窗口序号不匹配，接收方会将其丢弃，并重复响应ACK 4。

选择重传协议 - SR

选择重传协议(Selective Repeat, SR)加大接收窗口的长度（即接收窗口也可以大于1），缓存乱序到达的帧，这样不至于在一些情况下需要重传所有未被确认的帧从而导致效率降低。

与GBN一样，发送方可在未收到接收方确认分组的情况下，将序号落在发送窗口内的多个数据分组全部发送出去；接收方可接收未按序到达但没有误码并且序号落在接收窗口内的数据分组；发送方收到未按序到达的确认分组时，对其进行记录，以防止其相应数据分组的超时重发，但发送窗口不能向前滑动。为了使发送方仅重传出现差错的分组，接收方不再采用累积确认，而是对每个正确接收的数据分组进行逐一确认。