滑动窗口协议

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1、滑动窗口协议，是TCP使用的一种流量控制方法。该协议允许发送方在停止并等待确认前可以连续发送多个分组。由于发送方不必每发一个分组就停下来等待确认，因此该协议可以加速数据的传输。只有在接收窗口向前滑动时（与此同时也发送了确认），发送窗口才有可能向前滑动。收发两端的窗口按照以上规律不断地向前滑动，因此这种协议又称为滑动窗口协议。当发送窗口和接收窗口的大小都等于1时，就是停止等待协议。当发送窗口大于1，接收窗口等于1时，就是回退N步协议。当发送窗口和接收窗口的大小均大于1时，就是选择重发协议。协议中规定，对于窗口内未经确认的分组需要重传。这种分组的数量最多可以等于发送窗口的大小，即滑动窗口的大小n减

2、去1（因为发送窗口不可能大于（n-1）,起码接收窗口要大于等于1）。协议在工作时，如果发送端的协议软件每传输一个数据分组后，必须等待接收端的确认才能够发送下一个分组，由于网络传输的时延，将有大量时间被用于等待确认，导致传输效率低下。为此在进行数据传输时使用了滑动窗口机制。滑动窗口用来暂存两台计算机问要传送的数据分组。每台运行协议的计算机有两个滑动窗口：一个用于数据发送，另一个用于数据接收。发送端待发数据分组在缓冲区排队等待送出。被滑动窗口框入的分组，是可以在未收到接收确认的情况下最多送出的部分。滑动窗口左端标志的分组，是已经被接收端确认收到的分组。随着新的确认到来，窗口不断向右滑动。协议软件依

3、靠滑动窗口机制解决传输效率和流量控制问题。它可以在收到确认信息之前发送多个数据分组。这种机制使得网络通信处于忙碌状态，提高了整个网络的吞吐率，它还解决了端到端的通信流量控制问题，允许接收端在拥有容纳足够数据的缓冲之前对传输进行限制。在实际运行中，滑动窗口的大小是可以随时调整的。收发端协议软件在进行分组确认通信时，还交换滑动窗口控制信息，使得双方滑动窗口大小可以根据需要动态变化，达到在提高数据传输效率的同时，防止拥塞的发生。称窗口左边沿向右边沿靠近为窗口合拢，这种现象发生在数据被发送和确认时。当窗口右边沿向右移动时将允许发送更多的数据，称之为窗口张开。这种现象发生在另一端的接收进程读取已经确认的

4、数据并释放了的接收缓存时。当右边沿向左移动时，称为窗口收缩。强烈建议不要使用这种方式。但必须能够在某一端产生这种情况时进行处理。如果左边沿到达右边沿，则称其为一个零窗口。滑动窗口协议的基本原理就是在任意时刻，发送方都维持了一个连续的允许发送的帧的序号，称为发送窗口；同时，接收方也维持了一个连续的允许接收的帧的序号，称为接收窗口。发送窗口和接收窗口的序号的上下界不一定要一样，甚至大小也可以不同。不同的滑动窗口协议窗口大小一般不同。发送方窗口内的序列号代表了那些已经被发送，但是还没有被确认的帧，或者是那些可以被发送的帧。下面举一个例子（假设发送窗口尺寸为2，接收窗口尺寸为1）：分析：初始态，发送方

5、没有帧发出，发送窗口前后沿相重合。接收方号窗口打开，等待接收号帧；发送方打开号窗口，表示已发出帧但尚确认返回信息。此时接收窗口状态不变；发送方打开、号窗口，表示0、1号帧均在等待确认之列。至此，发送方打开的窗口数已达规定限度，在未收到新的确认返回帧之前，发送方将暂停发送新的数据帧。接收窗口此时状态仍未变；接收方已收到号帧，号窗口关闭，号窗口打开，表示准备接收1号帧。此时发送窗口状态不变；发送方收到接收方发来的0号帧确认返回信息，关闭0号窗口，表示从重发表中删除0号帧此时接收窗口状态仍不变；发送方继续发送号帧，号窗口打开，表示2号帧也纳入待确认之列。至此，发送方打开的窗口又已达规定限度，在未收到

6、新的确认返回帧之前，发送方将暂停发送新的数据帧，此时接收窗口状态仍不变；接收方已收到号帧，号窗口关闭，号窗口打开，表示准备接收2号帧。此时发送窗口状态不变；发送方收到接收方发来的1号帧收毕的确认信息，关闭1号窗口，表示从重发表中删除1号帧。此时接收窗口状态仍不变。若从滑动窗口的观点来统一看待比特滑动窗口、后退及选择重传三种协议，它们的差别仅在于各自窗口尺寸的大小不同而已。1比特滑动窗口协议：发送窗口，接收窗口1后退协议：发窗口，接收窗口1选择重传协议：发送窗口接收窗口。比特滑动窗口协议当发送窗口和接收窗口的大小固定为1时，滑动窗口协议退化为停等协议（一一）。该协议规定发送方每发送一帧后就要停下

7、来，等待接收方已正确接收的确认（）返回后才能继续发送下一帧。由于接收方需要判断接收到的帧是新发的帧还是重新发送的帧，因此发送方要为每一个帧加一个序号。由于停等协议规定只有一帧完全发送成功后才能发送新的帧，因而只用一比特来编号就够了。后退协议由于停等协议要为每一个帧进行确认后才继续发送下一帧，大大降低了信道利用率，因此又提出了后退协议。后退协议中，发送方在发完一个数据帧后，不停下来等待应答帧，而是连续发送若干个数据帧，即使在连续发送过程中收到了接收方发来的应答帧，也可以继续发送。且发送方在每发送完一个数据帧时都要设置超时定时器。只要在所设置的超时时间内仍没有收到确认帧，就要重发相应的数据帧。女如

8、当发送方发送了个帧后，若发现该帧的前一个帧在计时器超时后仍未返回其确认信息，则该帧被判为出错或丢失，此时发送方就不得不重新发送出错帧及其后的帧。从这里不难看出，后退协议一方面因连续发送数据帧而提高了效率，但另一方面，在重传时又必须把原来已正确传送过的数据帧进行重传（仅因这些数据帧之前有一个数据帧出了错），这种做法又使传送效率降低。由此可见，若传输信道的传输质量很差因而误码率较大时，连续测协议不一定优于停止等待协议。此协议中的发送窗口的大小为，接收窗口仍是1选择重传协议在后退n协议中，接收方若发现错误帧就不再接收后续的帧，即使是正确到达的帧，这显然是一种浪费。另一种效率更高的策略是当接收方发现某帧出错后，其后继续送来的正确的帧虽然不能立即递交给接收方的高层但，接收方仍可收下来，存放在一个缓冲区中，同时要求发送方重新传送出错的那一帧一。旦收到重新传来的帧后，就可以原已存于缓冲区中的其余帧一并按正确的顺序递交高层。这种方法称为选择重发SELECTICEREPEAT），显然，选择重发减少了浪费，但要求接收方有足够大的缓冲区空间。