2017-02-10 可靠数据传输原理、可靠数据传输协议、自动重传请求协议、停等协议、冗余分组、比特交替协议、滑动窗口协议
《计算机网络－自顶向下方法》（原书第6版）
3.4 可靠数据传输原理
可靠数据传输协议（reliable data transfer protocol）。由于可靠数据传输协议的下层协议也许是不可靠的，因此这是一项困难的任务。
单向数据传输（unidirectional data transfer）即数据传输是从发送端到接收端的。
双向数据传输（bidirectional data transfer）（即全双工数据传输）
3.4.1 构造可靠数据传输协议
先假定发送的分组按其发送的顺序被接收，且不丢失分组
1：经完全可靠信道的可靠数据传输
首先我们考虑最简单的情况，即底层信道是完全可靠的。
有限状态机（Finite－State Machine，FSM）
2：经具有比特差错信道的可靠数据传输
肯定确认（positive acknowledgment）
否认确认（negative acknowledgment）
这些控制报文使得接收方可以让发送方知道哪些内容被正确接收，哪些内容接收有误并因此需要重复。在计算机网络环境中，基于这样重传机制的可靠数据传输协议称为自动重传请求（Automatic Repeat reQuest，ARQ）协议，这就需要差错检测、接收方反馈、重传三个功能。
停等（stop－and－wait）协议：要等到上一个分组得到正确接收的确认后才能处理下一个分组。它存在一个致命的缺陷。尤其是我们没有考虑到ACK或NAK分组受损的可能性。
考虑处理受损ACK和NAK的3种可能性
第一种：接收方对受损的ACK或NAK继续做错误反馈，由于发出的错误反馈可能再次受损，这样就有可能进入死循环。
第二种：增加足够的检验和比特，使发送方不仅可以检测差错，还可以恢复差错。对于会产生差错但不丢失分组的信道，这就可以直接解决问题。
第三种：当接收方收到含糊不清的ACK或NAK分组时，只需重传当前数据分组即可。这种方法在发送方到接收方的信道中引入了冗余分组（duplicate packet）。冗余分组的根本困难在于接收方不知道他上次所发送的ACK或NAK是否被发送方正确的收到。因此他无法事先知道接收到的分组是新的还是一次重传。
对于第三种情况，解决这个新问题的的简单方法是在数据分组中添加一新字段，让发送方对其数据分组编号，即将发送数据分组的序号（sequence number）放在该字段。
3.经具有比特差错的丢包信道的可靠数据传输
冗余数据分组（duplicate data packet）
从发送方的观点来看，重传是一种万能灵药。发送方不知道是一个数据分组丢失，还是一个ACK丢失，或者只是该分组或ACK过度延时。在所有这些情况下，动作是同样的：重传。
因为分组序号在0和1之间交替，因此rdt3.0有时被称为比特交替协议（alternating－bit protocol）
3.4.2 流水线可靠数据传输协议
流水线（pipelining）流水线技术对可靠数据传输协议带来如下影响：
1：必须增加序号范围，因为每个输送中的分组（不计算重传的）必须有一个唯一的序号，而且也许有多个在输送中未确认的报文。
2：协议的发送方和接收方两端必须缓存多个分组。发送方最低限度应当能缓冲那些已发送但是没有确认的分组。如下讨论，接收方或许也需要缓存那些已正确接收的分组。
3：所需序号范围和对缓存的要求取决于数据传输协议如何处理丢失、损坏及延时过大的分组。解决流水线差错恢复有两种基本方法是：回退N步（Go－Back－N，GBN）和选择重传（Selective Repeat，SR）。
3.4.3 回退N步
窗口长度（window size），滑动窗口协议（sliding－window protocol）
序号空间可被看作是一个长度为2的k次方的环，其中序号2的k次方减1紧接着序号0，TCP有一个32比特的序号字段，其中的TCP序号是按字节流中的字节进行计数的，而不是按分组计数。
基于事件的编程（event－based programming）
3.4.4 选择重传
GBN中单个分组的差错就能够引起GBN重传大量分组，许多分组根本没有必要重传。
1：可靠数据传输协议（reliable data transfer protocol）、2：单向数据传输（unidirectional data transfer）、3：双向数据传输（bidirectional data transfer）、4：有限状态机（Finite－State Machine，FSM）、5：肯定确认（positive acknowledgment）、6：否认确认（negative acknowledgment）、7：自动重传请求（Automatic Repeat reQuest，ARQ）协议、8：停等（stop－and－wait）协议、9：冗余分组（duplicate packet）、10：分组的序号（sequence number）、11：比特交替协议（alternating－bit protocol）、12：流水线（pipelining）、13：窗口长度（window size）、14：滑动窗口协议（sliding－window protocol）、15：基于事件的编程（event－based programming）