停止并等待的ARQ算法

停止-等待ARQ这是一种可靠的数据链路层协议。在这种协议中，发送方一次只传输一个帧，并在收到确认消息后才会继续发送下一个帧。如果在一定时间内没有收到确认消息，那么就会重新传输同一个帧，以确保数据的可靠性。

• 采用面向连接的通信方式进行运作。
• 通过确认机制和重传机制来实现错误控制。
• 通过只允许一个未处理的帧来确保流程的顺畅进行。
• 使用两个序列号（0和1）来防止重复出现。
• 可以被视为滑动窗口协议的一种特殊情况（即窗口大小为1）。
• 每RTT只能获得一帧数据，因此对于具有较大带宽与延迟特性的场景来说，效率非常低。

重要术语

• 传播延迟：数据包通过通信介质从发送方传输到接收方所需的时间。

传播延迟=（节点之间的距离）/（信号的传播速度）

• 往返时间（RTT）：数据帧从发送方到达接收方的总时间，加上确认消息返回发送方所需的时间。
• 超时时间：TO发送方在重新发送帧之前，可以等待确认的最大时间。超时时间等于估计的RTT加上安全裕度。

简单的前进与等待策略

在发送方

• 规则1：发送方一次只传输一个数据包。
• 规则2：发送方只有在收到之前发送的数据包的确认消息后，才会继续发送下一个数据包。

在接收者那里

• 规则1：接收方在成功接收到并处理数据包之后，会立即发送确认消息。
• 规则2：在每包数据被处理之后，都会发送感谢信息，从而确保一切正常进行。流量控制发送方与接收方之间的流量控制。

与“停止并等待”策略相关的问题

1. 丢失的数据

如果发送方发送了一个帧，但该帧在网络中丢失了，那么接收方就不会收到这个帧，因此也不会发送确认消息。不过，发送方仍然可以继续进行后续的操作。不必等待太久。它开始了。计时器在发送完该帧之后，如果超时时间到期之前没有收到ACK响应，那么发送方就需要重新发送同一帧。

2. 丢失的确认信息

在这种情况下，发送方发送了一个数据包，该数据包被接收方成功接收了。接收方也发送了确认消息，但这条确认消息在网络中丢失了。由于发送方没有收到确认消息，它认为数据包没有被接收，因此不会继续发送下一个数据包。因为“停止等待”协议要求在继续传输之前必须得到确认消息。

3. 延迟确认/数据

在这种情况下，发送方发送一个数据包，而接收方则返回一个确认消息。不过，这个确认消息是在发送方的超时时间过后才到达的。发送方可能会误将这种延迟的确认消息理解为对后续传输的响应，从而导致混乱，甚至可能出现数据重复的情况。这个问题凸显了在ARQ协议中引入序列号和超时机制的重要性。

2. 在ARQ（自动请求重传）模式下，应停止并等待。

停止-等待ARQ（自动重传请求机制）通过采用确认机制、序列号以及超时机制，解决了数据丢失、确认消息丢失以及帧传输延迟等问题。它同时提供了这两种机制。错误控制通过重传机制以及流量控制功能，确保每次只能有一个未处理的帧被传输，从而保障数据的可靠传输。

1. 暂停时间

超时时间是指发送者在发送数据帧后等待确认信号的最大时间。如果在此时间内没有收到确认信号，那么发送者会认为该数据帧或确认信号已经丢失或损坏，于是会重新发送相同的数据帧，以确保通信的可靠性。

2. 序列号（数据） -

在Stop-and-Wait ARQ协议中，发送方会给每个数据帧分配一个序列号。这样，接收方就可以唯一地识别每个帧，避免重复传输，同时还能确保发送正确的确认信息。只有当接收到当前帧的确认信息后，发送方才会继续传输下一个帧，从而确保数据的可靠传输。

3. 序列号

在Stop-and-Wait ARQ协议中，确认信号也携带了序列号。当接收方成功接收到数据帧后，它会发送一个确认信号，该信号中包含了下一个预期要接收到的数据帧的序列号。发送方可以利用这些信息来确认数据的成功传输，从而决定是否继续下一次传输，或者是否需要重新传输该数据帧。

ARQ中的“停止并等待”算法的工作原理

• 发送方A发送了一个序列号为0的数据帧。
• 在成功接收到该帧之后，接收方B会发送一个确认消息，其中序列号为1。这表明它正在等待下一个帧的传输。
• 发送方在收到这种确认之后，才会继续发送下一个数据帧。
• 停止-等待ARQ仅使用一位的序列号（0和1），这意味着在任何时候，发送方和接收方都只能有一个帧处于传输或缓冲状态。

Stop and Wait ARQ中的约束条件

• 停止-等待ARQ算法的效率较低，因为发送方必须等待接收方的确认之后，才能继续发送下一个数据包。
• 这种等待时间会导致信道利用率低下，尤其是在像卫星网络这样的高带宽、高延迟的通信链路上。
• 该协议只允许传输一个帧，因此当带宽与延迟的乘积较高时，其吞吐量会受到限制。
• 通过增加窗口大小，可以提高效率。因此，更先进的协议，如Go-Back-N ARQ和Selective Repeat ARQ被优先采用。
• 停止-等待ARQ方式最适合那些传输延迟较低的网络，比如局域网。