一、回顾概念
前面上一章讲了数据链路层的《差错控制》，那么回顾一下差错控制和可靠传输的区别：
- 差错控制：发现一个帧里的【位错（比特错）】
- 检错（奇偶校验码、CRC循环冗余校验码）：接收方发现错后丢帧或让发送方重传
- 纠错（海明码）：接收方发现错后自己改
- 可靠传输：发现并解决【帧错】，帧错包括
- 帧丢失：解决办法是设置 "超时计时器"，当 "计时器超时" ，发送方就自动再发一次
- 帧重复：解决办法是给帧设置编号（数据帧 和 确认帧 都要设置编号，后面会细讲）
- 帧失序：也是给帧设置编号、还有3大滑动窗口机制（停止等待协议、GBN协议、SR协议）重要！！！
注意了！！根据【有线】和【无线】2种信道，数据链路层会分别向上提供【不可靠传输服务】和【可靠传输服务】
- 因为有线的以太网（像IEEE802.3、CSMA/CD）通常误码率极低，就算有问题上层也可以自己搞定，不需要数据链路层提供可靠传输
- 而无线网络（像IEEE802.11、CSMA/CA）容易受到干扰、误码率大，必须要数据链路层可靠传输
二、可靠传输机制基本解决方案
1、"一问一答"的确认机制
首先我们需要知道，数据链路层通信时我们需要用 "一问一答" 的形式通信，发送方发的信息接收方必须回复收到了！不能 "冷暴力" 发送方！
例子：
你要是敢不回你女朋友的信息就死定了，数据链路层同理，每发一句都要回复："收到！"
所以数据链路层规定：
- 发送方发过去的【数据】------【DATA】
- 接收方返回【收到】------【ACK】
- 如果接收方发现有问题，也得回复【有问题】------【NAK】（仅在SR协议中用到）
2、对于【帧丢失】问题
就是设置【超时计时器】，如果发送方发了信息等了很久还没收到接收方的回复ACK，超时了就再发一次上一个数据帧
（就像你女朋友问你一个事，结果网卡没发出去，看你半天不回复，她就再问你一遍）
3、对于【帧重复】和【帧失序】问题
各个帧的传输速度不一样，可能有的排在后面的帧会比前面的帧先到达接收方；由于网络故障接收方的ACK也可能超时回复，从而导致发送方在超时后重复发了一样的数据帧
要解决这些问题，最基本的方法就是【给帧编号】！！而且要求【发送方数据帧】和【接收方回复帧】都要编号！！！！
；
好理解的例子：（这里暂时忘了给发送方的数据帧编号，各位知道就行）
三、滑动窗口机制 (重点)
1、滑动窗口概念
【滑动窗口机制】是数据链路层控制**【可靠传输】和【流量控制】的流程和手段！！！**
简单概念，不是考试重点，但是要看明白是啥意思：
简单说就是：
- 发送方只能发他的【发送方的窗口大小WT以内】的数据帧，如果发送方发的速度太快超出了窗口，那超出的帧不让发
- 接收方只接收【接收方的窗口大小WR以内】的数据帧，发送方如果发得太快，超出的帧接收方可以不要丢掉
就像你的碗就那么大，但是你妈一直在给你夹菜，那你就得控制你妈了：你的碗盛满的时候还夹菜给你就丢掉；你妈也要限制在一个范围内给你夹菜，比如已经范围是3个鸡腿，已经夹了3个鸡腿之后就不准再给我夹第四个了！！
直到你把碗里的吃完，开始第二碗开干、你妈也开始夹下一轮的菜：第4个、第5个、第6个鸡腿
对于如何给帧编号
我们并不知道一个分组数据有多少帧？而且也不知道各个分组的帧一不一样？那么我们就规定了帧编号使用n位，这n位需要满足：WT + WR <= 2^n
回想计算机组成原理知识点，3bit能表示2^3=8进制（0~7）、4bit能表示2^4=16进制（0~15），所以nbit可以表示2^n个十进制数，一样的道理
2、滑动窗口3个协议
3、S-W停止等待协议
（1）记住两个重点：
- 1、严格要求【一问一答】，发送窗口和接收窗口 固定死是1（帧）
- 2、正因为是因为发送窗口和接收窗口 固定死是1（帧），所以帧的编号是需要【1bit】（0或1）
（2）具体流程和细节（了解即可）
之所以帧编号取1位的原因就是，发送窗口和接收窗口距离始终不超过1，发送窗口随着接收窗口往后移动才移动
当接收方收到错误的数帧，可以选择直接丢掉并不返回ACK，然后让发送方时钟超时重传正确的数据帧；
如果发送方的数据帧丢失，则接收方也不会返回ACK，直到时钟超时再传一次
而接收方的回复确认帧ACK如果丢失了，但是接收窗口确实收到了数据所以会往后移动，而发送方没收到ACK则不会往后移动，超时后重传这个重复数据帧，那么因为有【帧编号】，接收方会检查是否重复了，是的话就丢弃并返回ACK，这样发送方再正常往后移动
此时接收窗口在数据帧【编号0】处，但发送方却发【编号1】，说明【编号1】已经发过了重复了，不然接收窗口不可能自己到【编号0处】
（3）停止等待协议的信道利用率
如图所示：
去分析这个公式我们可以知道，要想让信道利用率大，那么分母要小、分子要大；反正则信道利用率小。
- 那么分母大的情况通常是RTT影响，当两个主机距离贼远，那信道距离就变长了，从而往返时延就大！！
- 而分子小的情况就是发送方的传输速率很高，从而导致传输时延小（传输时延 = 发送数据大小 / 传输速率）
- 简单来说就是看一次信息发送完成里，【传输(发送)时延】占【总的时间(接收双方传输时延 和 往返传播实验)】的比重
记住这种通过【重传-确认】的自动化机制，通常叫【自动请求重传ARQ协议】
例题
4、GBN回退N帧协议
（1）概念理解
GBN全拼Go-Back-N，对应中文回退N帧
S-W停止等待协议里，发送方需要等待接收方的ACK回复，即便是网络极好的理想状态依旧太慢了，信道利用率低；所以GBN创造了"流水线"的协议，无需等待接收方ACK，发送方直接一直发数据，同时接收方也会返回ACK
（2）重点！
- 1、3个机制的总体要求是 WT + WR <= 2^n，不过回退N帧协议只需要记住：发送窗口WT <= 2^n - 1**、**接收窗口WR固定死只有 1
- 2、累计确认机制：只有GBN回退N帧有，就是只要发送方收到第N个ACK，那么自动默认前面第N个和他之前的数据帧接收方都已经接收到了！！！
- 3、最理想状态可以实现【100%的信道率】
（3）流程细节
正常情况
发送方正常连贯往前发，收到第N-1个ACK之后，发送窗口就会往前移动到第N位；
注意这里发送窗口的每一帧都有一个计时器，分别计时这一帧的ACK返回是否超时
发送方丢失情况
当发送方的数据帧丢失了，接收窗口没收到就不会往前移动，也不会发ACK确认帧，同时发送方超出接收窗口的帧还在发，而接收方接收到超过接收窗口的帧，就会丢掉
然后再次返回接收窗口的上一个ACK确认帧，此时发送方就知道这个编号的ACK和他之前的帧都已顺利被接收，只需要把发送窗口移动到ACK帧编号的前一位
然后因为没有丢失帧的位置没有收到ACK确认，从而超时重传，这样就又达到了完整流畅的流水线
注意：【回退N帧】不是指滑动窗口回退，而是指【回退到第N位重新传数据帧！！！！】
确认帧ACK丢失
如果接收方的ACK确认帧丢失，接收窗口移动到下一位
而此时前面发送方的数据帧部分一直没收到ACK而超时重传，而当前在最前面的接收窗口没有收到对应自己编号的数据帧，就会知道这些都是非法的重复帧，直接丢弃，并再次发送自己接收窗口的前一个的ACK确认帧
发送方收到后就移动到这第N个ACK编号的后一位N+1，然后再重新开始传输，又恢复了正常的流水线
（4）为什么一定要发送窗口是WT <= 2^n - 1（了解即可）
看例子，假设先让WT = 2^n > 2^n-1
帧编号取3位，则滑动窗口是2^3 = 8位
假设所有的ACK确认帧都丢失
那么当前接收窗口往前移动一位之后，居然对应着下一组编号的编号0，然后前面的发送方的数据帧因为没收到ACK开始超时重传，第0位传过来刚好对应接收窗口编号0，那么就会这么误打误撞错着传下去
但如果发送窗口是2^3-1 = 8 - 1 = 7那么第6位的接收窗口移动一位之后在第7位
发送方数据帧超时重传，但是和接收窗口编号不对应，那么接收窗口就会返回它的上一个ACK编号6
然后发送方就明白0~6都已经接收到了，直接移动到第7位开始传就行了
例题
5、SR选择重传机制
SR全拼：Selective Repeat
（1）重点：
- 1、发送窗口和接收窗口都大于1，但是！发送窗口WT >= 接收窗口WR， 而且WT + WR <= 2^n（因为发送窗口是根据接收窗口而移动的，接收窗口只有接收了对应编号的数据帧才会动，那如果发送窗口比接收窗口小，那接收窗口右边永远获得不到发送方的数据帧，接收窗口也永远不会动，从而发送窗口也永远不动，死循环。。。）
- 2、和GBN回退N帧不同的是，SR协议只能对应每一个数据帧都回复确认帧ACK
- 3、发送方每个数据帧也都有计时器，哪个数据帧没收到确认帧ACK就超时重传(可以多个同时一起传)，只要是在发送窗口和接收窗口之内，相当于每一对发送帧和确认帧完全是一对一关系，自己计时自己传
不满足，因为WT < WR
（2）细节流程
正常情况
通常情况都是WT == WR
然后每个编号数据帧对应确认帧，都有自己的计时器，发送窗口连贯着发过去数据帧、然后确认帧也连贯着返回，发送方可以不用等待ACK确认帧，但是每一个数据帧
数据帧丢失
数据帧丢失的情况，各个帧计时器会检测是哪几个帧没有返回ACK而导致超时
然后接收方和发送方都只能向后移动到【第一个没有返回ACK而超时的帧】
然后发送方重传，而移动完后只要在发送窗口内的数据帧都可以一起向接收方传
数据帧错误
SR可以主动地返回NAK，告诉发送方赶紧重传一个数据帧
这样就减少了计时器超时地这个时间，是SR地特点
同理，接收方和发送方只会向后移动到【第一个要重传的帧】的位置
最后移动到最后一个收到的确认帧ACK的位置的后一位，开启下一轮传数据
确认帧丢失
当确认帧丢失后，因为前面说了数据帧和确认帧是一对一关系，接收窗口会不管那么多直接移动到【最后一ACK确认帧的后一位】，因为他只会以为自己回复了
发送窗口会移动到【第一个没收到ACK】的数据帧位置
然后没收到ACK的数据帧位置超时重传，同时进加入到发送窗口的数据帧也可以开始发数据
接收方收到对应接收窗口编号的【最新的数据帧】只会，还是自顾自往后移动
而前面【超时重传的数据帧】因为不在接收窗口，会被认为是【重复数据帧】
那么直接返回【确认帧ACK】
发送方那些超时重传的数据帧收到ack确认帧之后，才算满意，这时候发送窗口移动到【最后一个ACK的后一位】
