2011計(jì)算機(jī)考研備考筆記之XON/XOFF方案_跨考網(wǎng)

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數(shù)據(jù)鏈路層的功能如下：
(1)?鏈路管理? 數(shù)據(jù)鏈路的建立,維持和釋放叫做鏈路管理
(2)?幀定界??? 是指收方應(yīng)當(dāng)能從比特流中區(qū)分出一幀開始和結(jié)束的地方也稱為幀同步
(3)?流量控制? (flow control)發(fā)方發(fā)送數(shù)據(jù)的速率必須使收方來得及接受,當(dāng)收方來不及接受時(shí),就必須
及時(shí)的控制發(fā)方發(fā)送數(shù)據(jù)的速率
(4)?差錯(cuò)控制? 一般要求有基地的比特差錯(cuò)率
????????? 一類是前向糾錯(cuò) 收到有差錯(cuò)的數(shù)據(jù)幀時(shí),自動(dòng)的更正過來,開銷太大
????????? 一類是差錯(cuò)檢測 檢測出有差錯(cuò)的幀時(shí)就立即丟棄接下來? 1.不進(jìn)行任何處理
???????????????????????????????????????????????????????????? 2.由數(shù)據(jù)鏈接層重傳丟棄的幀
(5)?將數(shù)據(jù)和控制信息區(qū)分開 數(shù)據(jù)和控制信息處于同一幀中,必須有相應(yīng)的措施使收方能夠?qū)⑺麄儏^(qū)分
(6)?透明傳輸?? 不管所傳的數(shù)據(jù)是什么樣的比特組合都能在鏈路上傳送
(7)?尋址?????? 必須保證每一幀都能送到正確的目的站,收方也應(yīng)該知道發(fā)方是哪個(gè)站
(二) 組幀
(三) 差錯(cuò)控制? 檢錯(cuò)編碼和糾錯(cuò)編碼的基本原理的算法解析
用以使發(fā)送方確認(rèn)接收方是否正確收到了由它發(fā)送的數(shù)據(jù)信息的方法稱為反饋差錯(cuò)控制.通常采用反饋檢測和自動(dòng)重發(fā)請求(ARQ)兩種基本方法來實(shí)現(xiàn).
1.反饋檢測法
反饋檢測法也稱回送校檢法或“回聲”法,主要用于面向字符的異步傳輸中,如終端與遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)間的通信.這是一種無須使用任何特殊代碼的差錯(cuò)檢測法.雙方進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí),接收方將接收到的數(shù)據(jù)(可以是一個(gè)字符,也可以是一幀)重新發(fā)回發(fā)送方,由發(fā)送方檢查是否與原始數(shù)據(jù)完全相符.若不相符,則發(fā)送方發(fā)送一個(gè)控制字符(如 DEL)通知接收方刪去出錯(cuò)的數(shù)據(jù),并重新發(fā)送該數(shù)據(jù)；若相符,則發(fā)送下一個(gè)數(shù)據(jù).
反饋檢測法原理簡單,實(shí)現(xiàn)容易,也有較高的可靠性.但每個(gè)數(shù)據(jù)均被傳輸兩次,信道利用率很低.這種差錯(cuò)控制方法一般用于面向字符的異步傳輸中,因?yàn)檫@種場合下信道效率并不是主要矛盾.
2.自動(dòng)重發(fā)請求法(ARQ法)
實(shí)用的差錯(cuò)控制方法,既要傳達(dá)室輸可靠性高,又要信道利用率高.為此可使發(fā)送方將要發(fā)送的數(shù)據(jù)幀附加一定的冗余檢錯(cuò)碼一并發(fā)送,接收方則根據(jù)檢錯(cuò)碼對數(shù)據(jù)幀進(jìn)行差錯(cuò)檢測,若發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤,就返回請求重發(fā)的應(yīng)答,發(fā)送方收到請求重發(fā)的應(yīng)答后,便重新傳送該數(shù)據(jù)幀.這種差錯(cuò)控制方法就稱為自動(dòng)重發(fā)請求法(Automatic Repeat reQuest),簡稱ARQ法.
ARQ法僅需返回少量控制信息,便可有效地確認(rèn)所發(fā)數(shù)據(jù)幀是否正確被接收.ARQ法有幾種實(shí)現(xiàn)方案,空閑重發(fā)請求(Idle RQ)和連續(xù)重發(fā)請求(Continuous RQ)是其中最基本的兩種方案.
(1)空閑重發(fā)請求(Idle RQ).空閑重發(fā)請求方案也稱停等(Stop and Wait)法,該方案規(guī)定發(fā)送方每發(fā)送一幀后就要停下來等待接收方的確認(rèn)返回,僅當(dāng)接收方確認(rèn)正確接收后再繼續(xù)發(fā)送下一幀 .空閑重發(fā)請求方案的實(shí)現(xiàn)過程如下:
①發(fā)送方每次僅將當(dāng)前信息幀作為待確認(rèn)幀保留在緩沖存儲(chǔ)器中；
②當(dāng)發(fā)送方開始發(fā)送信息幀時(shí),隨即啟動(dòng)計(jì)時(shí)器；
③當(dāng)接收方收到無差錯(cuò)信息幀后,即向發(fā)送方返回一個(gè)確認(rèn)幀；
④當(dāng)接收方檢測到一個(gè)含有差錯(cuò)的信息幀時(shí),便舍棄該幀；
⑤若發(fā)送方在規(guī)定時(shí)間內(nèi)收到確認(rèn)幀,即將計(jì)時(shí)器清零,繼而開始下一幀的發(fā)送；
⑥若發(fā)送方在規(guī)定時(shí)間內(nèi)未收到確認(rèn)幀,(即計(jì)時(shí)器超時(shí)),則應(yīng)重發(fā)存于緩沖器中的侍確認(rèn)信息幀.
XON/XOFF方案
增加緩沖存儲(chǔ)空間在某種程度上可以緩解收、發(fā)雙方在傳輸速率上的差異,但這是一種被動(dòng)、消極的方法.因?yàn)?一方面系統(tǒng)不允許開設(shè)過大的緩沖空間,另一方面對于速率顯著失配并且又傳送大量數(shù)據(jù)的場合,仍會(huì)出現(xiàn)緩沖空間不夠的現(xiàn)象.XON/XOFF方案方案則是一種相比之下更主動(dòng)、更積極的流量控制方法.
XON/XOFF方案中使用一對控制字符來實(shí)現(xiàn)流量控制,其中XON采用ASCII字符集中的控制字符DC1,XOFF采用ASCII字符集中的控制字符DC3.當(dāng)通信路上的接收方發(fā)生過載時(shí),便向發(fā)送方發(fā)送一個(gè)XOFF字符,發(fā)送方接收XOFF字符后便暫停發(fā)送數(shù)據(jù)；等接收方處理完緩沖器中的數(shù)據(jù),過載恢復(fù)后,再向發(fā)送方發(fā)送一個(gè)XON字符,以通知發(fā)送方恢復(fù)數(shù)據(jù)發(fā)送.在一次數(shù)據(jù)傳輸過程中,XOFF、XON的周期可重復(fù)多次,但這些操作對用戶來說是透明的.
許多異步數(shù)據(jù)通信軟件包均支持XON/XOFF協(xié)議.這種方案也可用于計(jì)算機(jī)向打印機(jī)或其它終端設(shè)備發(fā)送字符,在這種情況下,打印機(jī)或終端設(shè)備中的控制部件用以控制字符流量.
2.窗口機(jī)制
為了提高信道的有效利用率,如前所述采用了不等待確認(rèn)幀返回就連續(xù)發(fā)送若干幀的方案.由于允許連續(xù)發(fā)送多個(gè)未被確認(rèn)的幀 ,幀號(hào)就需采用多位二進(jìn)制才能加以區(qū)分.因?yàn)榉脖话l(fā)出去蛤尚未被確認(rèn)的幀都可能出錯(cuò)或丟失而要求重發(fā),因而這些幀都要保留下來.這就要求發(fā)送方有較大的發(fā)送緩沖區(qū)保留可能要求重發(fā)的未被確認(rèn)的幀.
但是緩沖區(qū)容量總是有限的,如果接收方不能以發(fā)送方的發(fā)送速率處理接收到的幀,則還是可能用完緩沖容量而暫時(shí)過載.為此,可引入類似于空閑RQ控制方案的調(diào)整措施,其本質(zhì)是在收到一確定幀之前,對發(fā)送方可發(fā)送的幀的數(shù)目加以限制.這是由發(fā)送方調(diào)整保留在重發(fā)表中的待確認(rèn)幀的數(shù)目來實(shí)現(xiàn)的.如果接收方來不及時(shí)對心到的幀進(jìn)行處理,則便停發(fā)確認(rèn)信息,此時(shí)發(fā)送方的重發(fā)送方的重發(fā)表就會(huì)增長,當(dāng)達(dá)到重發(fā)表限度時(shí),發(fā)送方就不再發(fā)送新幀,直至再次收到確認(rèn)信息為止.
不了實(shí)現(xiàn)此方案,發(fā)送方存放待確認(rèn)幀的重發(fā)表中,應(yīng)設(shè)置待確認(rèn)幀數(shù)目的最大限度,這一限度被稱為鏈路的發(fā)送窗口.顯然,如果窗口設(shè)置為1,即發(fā)送方緩沖能力僅為一個(gè)幀,則傳輸控制方案就回到了空閑RQ方案,此時(shí)傳輸效率很低.故窗口限度應(yīng)選為使接收方盡量能處理或接受收到的所有幀.當(dāng)然選擇時(shí)還必須考慮諸如幀的最大長度、可使用的緩沖存空間以及傳輸速率等因素.
重發(fā)表是一個(gè)連續(xù)序號(hào)的列表,對應(yīng)發(fā)送方已發(fā)送但尚未確認(rèn)的那些幀.這些幀的序號(hào)有一個(gè)最大值,這個(gè)最大值即發(fā)送窗口的限度.所謂發(fā)送窗口就是指示發(fā)送方已發(fā)送但尚未確認(rèn)的幀序號(hào)隊(duì)列的界,其上、下界分別稱為發(fā)送窗口的上、下沿,上、下沿的部距稱為窗口尺寸.接收方類似地也有接收窗口,它批示允許接收和幀的序號(hào).
發(fā)送方每次發(fā)送一幀后,待確認(rèn)幀的數(shù)目便增1,每收到一個(gè)確認(rèn)信息后,待確認(rèn)幀的數(shù)目便減1.當(dāng)重發(fā)表長度計(jì)數(shù)值,即待確認(rèn)幀的數(shù)目等于發(fā)送窗口尺寸時(shí),便停止發(fā)送新的幀.
一般幀號(hào)只取有限位二進(jìn)制數(shù),到一定時(shí)間后就又反復(fù)循環(huán).若幀號(hào)配3位二進(jìn)制數(shù),則幀號(hào)在0~7間循環(huán).如果發(fā)送窗口尺寸取值為2.則發(fā)送如圖3.15所示.圖中發(fā)送方陰影部分表示打開的發(fā)送窗口,接收方陰影部分則表示打開的接收窗口.當(dāng)傳送過程進(jìn)行時(shí),打開的窗口位置一直在滑動(dòng),所以也稱為滑動(dòng)窗口(Slidding Window),或簡稱為滑窗.
一般來說,凡是在一定范圍內(nèi)到達(dá)的幀,即使它們不按順序,接收方也要接收下來.若把這個(gè)范圍看成是接收窗口的話,由接收窗口的大小也應(yīng)該是大于1的.而Go-back-N正是接收窗口等于1的一個(gè)特例,選擇重發(fā)也可以看做是一種滑動(dòng)窗口協(xié)議,只不過其發(fā)送窗口和接收窗口都大于1.若從滑動(dòng)窗口的觀點(diǎn)來統(tǒng)一看待空閑RQ、Go-back-N及選擇重發(fā)三種協(xié)議,它們的差別僅在于各自窗口尺寸的大小不同而已:
空閑RQ:　　發(fā)送窗口=1,接收窗口=1；
Go-back-N: 發(fā)窗口>1,接收窗口>1;
選擇重發(fā):　發(fā)送窗口>1,接收窗口>1.
若幀序號(hào)采用3位二進(jìn)制編碼,由最大序號(hào)為Smax=2^3-1=7.對于有序接收方式,發(fā)送窗口最大尺寸選為Smax；對于無序接收方式,發(fā)送窗口最大尺寸至多是序號(hào)范圍的一半.發(fā)送方管理超時(shí)控制的計(jì)時(shí)器數(shù)應(yīng)等于緩沖器數(shù),而不是序號(hào)空間的大小