计算机网络5

计算机网络5 - 指南

接上节——计算机网络4

数据传输时的四种情况：

正常：DATA0 → ACK0 → DATA1 → ACK1
作用：说明“发一帧、等确认、再发下一帧”的基本节拍（流量控制）。
数据帧出错（收到但校验错）
处理：B 回NAK0（或沉默不回 ACK）→ A 重传 DATA0。
体现：差错控制；错误由 NAK/无ACK + 超时触发重传。
数据帧丢失（B完全没收到）
处理：A 等不到 ACK超时→ 重传 DATA0。
体现：超时重传机制保证最终送达。
确认帧（ACK）丢失（B已收妥数据）
处理：A 等不到 ACK 超时 → 重传 DATA0；
B 用序号(0/1) 识别为重复帧，丢弃素材但再发 ACK0。
体现：序号判重确保“不重复上交、仍可继续前进”。

event_type

假设：信道无差错；接收端处理能力无限。
目的：演示最根本的“从网络层取包→封成帧→发出”的单向数据流。
机制：无 ACK、无计时器、无序号、无流量控制。
核心循环：

Sender：from_network_layer → s.info=buffer → to_physical_layer（一直泵数据）
Receiver：wait_for_event(frame_arrival) → from_physical_layer → to_network_layer
意义：仅用于引入接口与数据路径；不具备工程可用性。

假设：信道无差错；但接收端缓存/处理速度有限。
目的：防止发送端“淹没”接收端——流量控制。
机制：发一帧就停等接收端的“许可”（dummy/确认帧）再发下一帧；仍无差错控制。
核心循环：

Sender：发一帧 → wait_for_event（等对端许可）
Receiver：from_physical_layer → to_network_layer → to_physical_layer(s)（回一个允许/占位确认，唤醒发送端）
关键词：停—等= 每次只允许1个在途帧（窗口=1），克服流量控制而非可靠性。

假设：信道可能丢帧/出错/ACK丢失。
目的：在不可靠信道上构建可靠、按序、恰好一次交付。
新增机制：

序列号（1 bit：0/1）——判重与判新；
ACK（肯定确认）——对已收妥的帧确认；
计时器（timeout）——ACK没来就重传；
事件集：frame_arrival / cksum_err / timeout。
核心循环：
Sender：装帧(带 seq) → 发送 → start_timer → wait_for_event → 收到匹配 ACK 则 stop_timer & 换下一个；否则超时重发。
Receiver：到达就校验；若 r.seq==frame_expected 则上交并切换期望号；否重复就是无论都回 ACK（ack=1-frame_expected）。
关键词：ACK + Timer + Seq(0/1)三件套 = 可靠的停—等。

假设：有噪声；双向同时通信（两端同构）。
目的：在全双工下维持可靠传输与更高信道利用率。
新增机制：

仍是窗口=1（本质还是停—等），但双向；
捎带确认（piggybacked ACK）：把对对方上一帧的 ACK 塞进自己要发的帧头；
两端都维护：next_frame_to_send（发端窗口左边界）与 frame_expected（收端窗口左边界）。
核心循环（两端对称）：
处理入站：若 r.seq==frame_expected → 上交并 inc(frame_expected)；若 r.ack==next_frame_to_send → 停表并 inc(next_frame_to_send)；
构造出站帧：s.seq=next_frame_to_send; s.ack=1-frame_expected; to_physical_layer; start_timer。
关键词：双工 + 捎带ACK + 1bit序号；效率高于单向停—等。

三种

one-Bit

后退N帧

在 Go-Back-N 协议 中：

发送方窗口大小 = N（可以连续发送 N 帧，不必等每个确认）
接收方只按顺序接收：
- 如果收到了期望的帧（按顺序的），就发送 ACK；
- 如果收到乱序帧（比如期望1却收到了2），就丢弃并重复发送上一个确认号（ACK0）。
当发送方超时或收到累计确认时：
- 若帧 i 超时，则从i 开始的所有未确认帧都要重发。

✅ 累积确认机制：
若收到 ACK k，表示 0～k 的所有帧都已正确收到。

数据链路层采用后退 N 帧（GBN）协议，发送方已发送了编号为 0～7 的帧。
当计时器超时时，若发送方只收到了 0、2、3 号帧的确认，则发送方需要重发的帧是 4567

名称	类型/取值	含义/作用	出现场景
`MAX_PKT`	常量（如 1024）	网络层包`packet.data` 的最大字节数	`protocol.h`
`MAX_SEQ`	常量（=1 于 Prot.3/4）	序列号最大值（一位序号 → 取值 {0,1}）	Prot.3/4
`boolean`	`enum {false,true}`	自定义布尔类型	`protocol.h`
`seq_nr`	`unsigned int`	序列号/确认号的数值类型	全部协议
`frame_kind`	`enum {data, ack, nak}`	帧类别：素材/确认/否认	`protocol.h`
`event_type`	`enum {frame_arrival, cksum_err, timeout}`（Prot.2 为 `{frame_arrival}`）	`wait_for_event()` 可能返回的事件类型	Prot.2/3/4
`packet`	`struct { unsigned char data[MAX_PKT]; }`	网络层交付的素材单元	全部协议
`frame`	`struct { frame_kind kind; seq_nr seq; seq_nr ack; packet info; }`	链路层帧：头部(`kind/seq/ack`) + 负载(`info`)	全部协议

名称	类型/取值	含义/作用	出现场景
`next_frame_to_send`	`seq_nr`（0/1）	发送窗口左边界/ “将要发送或刚发送的帧号”。收到匹配 ACK 后自增（0↔1）	Prot.3/4
`s`	`frame`	发送缓冲帧：待发或等待确认的那一帧（用于可能的重传）	Prot.1/2/3/4
`buffer`	`packet`	当前待发的网络层包（由 `from_network_layer()` 取来）	全部协议（发送端）
`event`	`event_type`	`wait_for_event()` 返回的当前事件	全部协议
`s.info`	`packet`	装入待发数据（帧负载）	全部协议
`s.seq`	`seq_nr`	待发帧的序列号	Prot.3/4
`s.ack`	`seq_nr`	捎带确认号（Prot.4）或专用 ACK 帧的确认号（Prot.3）	Prot.3/4

名称	类型/取值	含义/作用	出现场景
`frame_expected`	`seq_nr`（0/1）	接收窗口左边界/ “期望收到的下一帧编号”；收到期望帧后自增（0↔1）	Prot.3/4
`r`	`frame`	接收缓冲帧：刚从物理层取到的帧	Prot.1/2/3/4
`r.info`	`packet`	接收帧中的数据，交给网络层	全部协议（接收端）
`r.seq`	`seq_nr`	收到帧的序列号，与 `frame_expected` 比较判新/重复	Prot.3/4
`r.ack`	`seq_nr`	收到帧中携带的确认号（用于发送端停止计时、推进窗口）	Prot.3/4
`s.ack`（接收端构造）	`seq_nr = 1 - frame_expected`	要回给对端的确认号（确认上一帧）	Prot.3/4（回 ACK）

名称	含义/作用	触发/配合的变量
`wait_for_event(&event)`	阻塞等待事件（`frame_arrival / cksum_err / timeout`）	`event`
`start_timer(s.seq)` / `stop_timer(s.ack)`	为已发送但未确认的帧启动/停止超时计时	`s.seq`、`s.ack`、`next_frame_to_send`
`to_physical_layer(&s)` / `from_physical_layer(&r)`	发/收帧的抽象接口	`s`、`r`
`from_network_layer(&buffer)` / `to_network_layer(&r.info)`	取/交网络层包的接口	`buffer`、`r.info`
`inc(k)`	序号循环自增宏：`k = (k < MAX_SEQ) ? k+1 : 0`	`next_frame_to_send`、`frame_expected`