Эндрю Уэзеролл - Компьютерные сети. 5-е издание

Сущность всех протоколов скользящего окна заключается в том, что в любой момент времени отправитель работает с определенным набором порядковых номеров, соответствующих кадрам, которые ему разрешено посылать. Про такие кадры говорят, что они попадают в посылающее окно. Аналогично получатель работает с принимающим окном, соответствующим набору кадров, которые ему позволяется принять. Окно получателя и окно отправителя не обязаны иметь одинаковые нижний и верхний пределы и даже не обязаны быть одного размера. В одних протоколах размеры фиксируются, а в других размеры могут увеличиваться или уменьшаться по мере передачи или приема кадров.

Хотя данные протоколы предоставляют канальному уровню большую свободу в вопросе, касающемся порядка передачи и приема кадров, требование доставки пакетов сетевому уровню принимающей машины в том же порядке, в котором они были получены от сетевого уровня передающей машины, сохраняется. Также сохраняется аналогичное требование к физическому уровню, касающееся сохранения порядка доставки кадров. То есть физический уровень должен функционировать подобно проводу, доставляя все кадры в том порядке, в котором они были посланы.

Порядковые номера в окне отправителя соответствуют кадрам, которые уже отправлены, но на которые еще не получены подтверждения. Получаемому от сетевого уровня пакету дается наибольший порядковый номер, и верхняя граница окна увеличивается на единицу. Когда поступает подтверждение, на единицу возрастает нижняя граница окна. Таким образом, окно постоянно содержит список неподтвержденных кадров.

Так как кадры, находящиеся в окне отправителя, могут быть потеряны или повреждены во время передачи, отправитель должен хранить их в памяти на случай возможной повторной передачи. Таким образом, если максимальный размер окна равен п , то отправителю потребуется п буферов для хранения неподтвержденных кадров. Если окно достигает максимального размера, канальный уровень должен отключить сетевой уровень до тех пор, пока не освободится буфер.

Окно принимающего канального уровня соответствует кадрам, которые он может принять. Любой кадр, попадающий в окно, помещается в буфер получателя. Когда прибывает кадр с порядковым номером, соответствующим нижнему краю окна, он передается на сетевой уровень, и окно сдвигается на одну позицию. Любой кадр, не попадающий в окно, удаляется. В любом случае формируется подтверждение, для того чтобы отправитель мог понять, как ему действовать дальше. Обратите внимание, что окно единичного размера говорит о том, что канальный уровень может принимать кадры только в установленном порядке, однако при больших размерах окна это не так. Сетевому уровню, напротив, данные всегда предоставляются в строгом порядке, независимо от размера окна уровня передачи данных.

На рис. 3.11 показан пример для окна с максимальным размером 1. Вначале кадров в окне нет, поэтому само окно пустое и его верхний и нижний края совпадают, однако с течением времени ситуация меняется. В отличие от окна отправителя, окно получателя всегда сохраняет первоначальный размер, поворачиваясь по мере приема и передачи на сетевой уровень очередного кадра.

Рис. 3.11.Скользящее окно размера 1 с 3-битовым порядковым номером: а — начальная ситуация; б — после отправки первого кадра; в — после приема первого кадра; г — после приема первого подтверждения

3.4.1. Протокол однобитового скользящего окна

Прежде чем рассматривать общий случай, изучим протокол скользящего окна с максимальным размером окна, равным 1. Такой протокол использует метод ожидания, поскольку, отослав кадр, отправитель, прежде чем послать следующий кадр, должен дождаться подтверждения.

Данный протокол приведен в листинге 3.5. Как и другие протоколы, он начинается с определения некоторых переменных. Переменная next_frame_to_send содержит номер кадра, который отправитель пытается послать. Аналогично переменная frame_expected хранит номер кадра, ожидаемого получателем. В обоих случаях, возможными значениями могут быть только 0 и 1.

Листинг 3.5.1-битовый протокол скользящего окна

Листинг 3.5 (продолжение)