2025年计算机网络数据链路层 --- 后退n帧协议（GBN）

科技前沿 • 2025-01-26 17:40 • 阅读 58

大家好，我是讯享网，很高兴认识大家。

滑动窗口

发送窗口

发送方维持一组连续的允许发送的帧的序号

接收窗口

接收方维持一组连续的允许接收帧的序号

发送过程

如图，假如发送方的发送窗口大小是6，首先发送0号帧，并建立0号帧的副本，防止帧丢失，然后发送0号帧，发送1号帧，一直到5号帧：

讯享网

接收方收到了0号帧之后，回复发送方ACK0：

发送方收到了ACK0之后，发送窗口往后移动一个，并把6号帧放到链路上：

接收方收到1之后，就回复ACK1，发送方收到ACK1之后，窗口移动，7号帧进入发送窗口，并发送2号：

目前发送方就被分成了四个部分：发送完已经被确认的（0，1号帧），已经发送等待确认的（2号帧），还能发送的（34567号），还不能发送的（其余的）

GBN中发送窗口必须相应的三件事

上层（网络层）的调用

上层要发送数据时，发送方先检查发送窗口是否已满，如果未满，则产生一个帧并将其发送；如果窗口已满，发送方只需要将数据返回给上层，暗示窗口已满。上层等一会儿在发送。（实际实现中，发送方可以缓存这些数据，窗口不满时再发送帧）

收到了一个ACK

GBN协议中，对n号帧的确认采用累计确认的方式，标明接收方已经收到n号帧和它之前的全部帧。也就是说接收方不需要每一帧都返回一个确认帧。

超时事件

协议的名字为后退N帧/回退N帧，来源于出现丢失和时延过长帧时发送方的行为。就像在停等协议中一样，定时器将再次用于恢复数据帧或确认帧的丢失。如果出现超时，发送方重传所有已发送但未被确认的帧

在GBN中，假设0号帧传输成功，但是1号帧未传输成功，接收方在接收0号帧之后，1号帧未收到，但是收到了23456号帧，但是接收方会忽略这些帧，这样发送方一直收不到1号帧的确认帧，直到触发了超时计时器，就会重新传1号帧及以后的帧。

GBN中接收方需要做的事

如果正确收到n号帧，并且按序，那么接收方为n帧发送一个ACK，并将该帧中的数据部分交付给上层。
其余情况（未收到应该收到的n号帧）都丢弃帧，并为最近按序接收的帧重新发送ACK。接收方无需缓存任何失序帧，只需要维护一个信息：expectedseqnum（下一个按序接收的帧序号）（假如接收方收到了012，那么接收方就会等待3号帧，假如未收到3号帧之前收到了45号帧，那么接收方就会把45号帧丢弃，并且重新发送最近接收的2号帧的ACK2给发送方）

GBN图示

滑动窗口长度

若采用n个比特对帧编号，那么发送窗口的尺寸 $W_{T}$ 应满足： $1\leq W_{T} \leq 2^{n}-1$ 。因为发送窗口尺寸过大，就会使得接收方无法区别新帧和旧帧。

GBN协议重点

累积确认（偶尔捎带确认）

偶尔捎带确认就是双方通信时，甲方给乙方发送数据时，可以捎带发送乙方之前给甲方发送数据的确认帧

接收方只按顺序接收帧，不按序无情丢弃

确认序列号最大的，按序到达的帧

发送窗口最大为 $2^{n} - 1$ ，接收窗口大小为1

GBN性能分析

因连续发送数据帧而提高了信道利用率。

在重传时必须把原来的已经正确传送的数据帧重传，使传送效率降低。