第43讲流量控制技术ppt课件.ppt

1 流量控制技术 第4 3讲 网络通用技术 2 内容提要 基本概念常用的流量控制技术分类案例分析总结和思考 3 流的概念 流 Flow 网络中某个源和目的对之间发送的一系列采用相同路由的分组 流分为无连接的流和有连接的流 在TCP IP网络中 IP提供无连接的数据报投递服务 而在TCP则提供有连接的服务 4 流量控制的概念 流量 Flow 是指网络中的报文流量或分组流量 也就是我们常说的计算机网络中的通信量 Traffic 流量控制的含义 两种观点 观点A 流量控制应包括通信量控制 拥塞控制 路由控制和延迟控制这几部分内容 观点B 将流量控制局限为收发端的流量管理问题 即收端控制发端的发送数据速率 以便使收端来得及接收 5 流量控制的概念 续 为什么需要流量控制 直观上看 使收端来得及接收 并且使网络不致过载 根本原因 由于无法预测并行执行的两个进程的运行状况和处理速度 这就要求采取一定的措施来保证发送方和接收方之间传输速率的匹配和同步 6 流量控制技术 1理想的数据传输 7 理想的数据传输 环境假定 链路是理想的传输信道 所传送的任何数据不会出错也不会丢失 不管发方以多快的速率发送数据 收方总是来得及收下 并及时上交主机 数据仅在一个方向传输 单工 处理时间忽略不计 在这种理想化的情况下 数据传输协议非常简单 无需流量控制 8 理想的数据传输 9 流量控制技术 1理想的数据传输2简单流量控制协议 10 简单流量控制协议 环境假定 与理想的数据传输情况相比 将环境假定的第2条更改为 没有无限缓存 收方不能无限速接收数据 要解决的问题 怎样防止发方的数据速率过快而淹没收方 采用的协议 应答机制 即收到数据发送应答 收到应答后再发送数据 由收方控制数据流量 11 简单流量控制协议 A B 时间 12 流量控制技术 1理想的数据传输2简单流量控制协议3X on X off协议 13 X on X off协议 工作原理 1 发方连续发报文 直到收到收方的暂停发送报文 X off 才停止 发方重新开始发送的条件是收到收方的恢复发送报文 X on 2 收方设一计数器 counter 每收到一个报文将counter加1 当counter大于门限值时向发方发送X off 收方每处理完一个报文将counter减1 当counter的值小于门限值时向发方发送X on 14 流量控制技术 1理想的数据传输2简单流量控制协议3X on X off协议4停止等待协议 15 停止等待 StopandWait 协议 环境假定 与简单流量控制协议相比 将第1条假定更改为 链路不是理想的传输信道 所传送的任何数据可能会出错或丢失 问题 怎样防止发方速率过快而淹没收方 如何防止数据帧出错 丢失以及应答帧丢失导致的死锁 16 数据帧在链路上传输的几种情况 时间 A B 送主机 ACK 送主机 ACK a 正常情况 A B NAK 送主机 ACK b 数据帧出错 A B 送主机 ACK c 数据帧丢失 A B 送主机 ACK 不送主机 ACK d 应答帧丢失 重发 重发 重发 丢失 丢失 17 停止等待协议 续 解决要点 等待应答 确认帧 ACK 或否认帧 NAK 数据帧出错的处理 差错检测 应答帧或数据帧丢失的处理 计时器和超时重发 重复帧 序号检测 重传时间 tout 的设定 不能过快 也不能过慢 一般设置为略大于从发完数据帧到收到确认帧所需的平均时间 18 流量控制技术 1理想的数据传输2简单流量控制协议3X on X off协议4停止等待协议5滑动窗口协议 19 为何引入滑动窗口 SlidingWindow 能够防止发送方速率过快而淹没接收方 能够容忍信道传输质量不好引起的帧丢失和出错 能够保证帧按序交付 序号可重用 通过设置合适的窗口大小 限制连续发送的帧数 提高传输效率 20 滑动窗口的原理 在任何时刻 发方维持一张按序的序列编号表 表中各项对应允许发送的帧 可以说这些帧落在发送窗口WT之内 收方也维持一个接收窗口WR 只有序号落在接收窗口WR内的帧才允许接收 只有接收窗口向前移动时 发送窗口才可能向前移动 发送窗口为N时 发送方必须要有N个缓存 收到应答才能释放占用的缓存 21 发送窗口控制发送方的发送速率 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 发送窗口 WT 不允许发送这些帧 允许发送5个帧 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 不允许发送这些帧 还允许发送4个帧 WT 已发送 a 允许发送0 4号共5个帧 b 允许发送1 4号共4个帧 发送窗口内的帧是允许发送的帧 而不考虑是否收到确认 发送窗口右侧的帧是不允许发送的帧 每发送完一个帧 允许发送的帧数就减1 但发送窗口的位置不变 22 发送窗口控制发送方的发送速率 续 c 不允许发送任何帧 进入等待状态 d 允许发送5 7号共3个帧 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 不允许发送这些帧 WT 已发送 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 不允许发送这些帧 还允许发送3个帧 已发送 已发送并已收到确认 如果允许发送的5个帧都发送完了 但还没有收到任何确认 那么不能再发送任何帧 每收到对一个帧的确认 发送窗口就向前 即向右方 滑动一个帧的位置 WT 23 接收窗口WR的含义 不允许接收这些帧 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 WR 准备接收0号帧 不允许接收这些帧 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 WR 准备接收1号帧 不允许接收这些帧 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 WR 准备接收4号帧 已收到 已收到 a 准备接收0号帧 b 准备接收1号帧 c 准备接收4号帧 只有当收到帧的序号与接收窗口一致时才能接收该帧 每收到一个序号正确的帧 接收窗口就向前 即向右方 滑动一个帧的位置 同时向发送端发送对该帧的确认 24 发送窗口和接收窗口大小的限制 假定 用n个比特编号 WR 1限制 WT WR 2nWT 2n 1 在某个时刻接收窗口允许接收的新数据的最大序号不能与发送窗口允许重传的旧数据的最小序号重合 25 滑动窗口协议分类 一 1位滑动窗口协议 26 1位滑动窗口协议 a 初始时 b 第一个帧发出之后 c 第一个帧收到之后 d 第一个确认收到之后 发送方 接收方 窗口大小限制 WT WR 1 27 滑动窗口协议分类 二 连续ARQ协议 AutoRepeatRequest 28 连续ARQ协议 Go back NARQ 发方连续发送数据超时重发 收方按序接收数据肯定应答或否定应答 应答中带上帧序号 重传 A 送主机 送主机 时间 0 1 2 3 4 5 2 3 4 5 6 ACK3 ACK0 ACK2 ACK1 DATA B 丢弃 丢失 tf 29 设置超时计时器 30 连续ARQ协议 优劣分析 连续发送数据帧 减少等待时间而提高效率 但重传已正确传送过的数据帧又会降低效率 若传输信道的传输质量很差而误码率较大时 导致更多的重传 连续ARQ协议不一定优于停止等待协议 对于传播时延很大的信道 停止等待协议很不实用 应当采用连续ARQ协议 31 滑动窗口协议分类 三 选择重传ARQ协议 32 选择重传ARQ协议 选择重传ARQ的原理 发方 只重传出现差错的数据帧或者是计时器超时的数据帧 收方 可以不按序接收 等到所缺序号的数据帧收到后再一并送交主机 窗口大小限制 WT 1且1 WR 2n 2效率提高 但实现复杂 需要更多缓存 33 选择重传ARQ协议 例子 重传 A 送主机 丢弃 时间 0 1 2 3 4 5 6 2 3 4 5 ACK6 ACK0 ACK1 DATA B 丢失 tf 缓存下来 将2至6帧送主机 ACK1 ACK1 ACK1 ACK1 7 ACK6 34 作业与思考题 Question1 Instopandwaitprotocol ifACKhasnosequenceinformation canthiscauseproblems Question2 Forsatellitecomm