计算机网络教程-传输层（十二）传输层基础协议：回退N帧协议GBN

        为了提高传输效率（充满管道），当发送端等待确认时，必须传输多个分组。换言之，当发送端等待确认时，我们需要让不止一个分组处于未完成状态，以此确保信道忙碌。回退 N 帧的关键是我们在接收到确认之前，可以发送多个分组，但是接收端只能缓冲一个分组。我们保存被发送分组的副本直到确认到达。

1.发送窗口

        在每个窗口位置，某些序号定义了已经被发送的分组；其他序号定义了可以被发送的分组。窗口最大为2^m – 1 。窗口本身是一种抽象；三个变量定义了它任何时候的大小和位置。我们将这些变量称为 Sf（发送窗口，第一个未完成分组）、 Sn（发送窗口，下一个待发送分组）以及 Ssize （发送窗口，大小）。当 ackNo 大于等于 Sf 且小于 Sn（模运算）的无错 ACK 到达时，发送窗口可以滑动一个或多个槽。

2.接受窗口

        接收窗口确保正确的数据分组被接收，并且确保正确的确认被发送。在回退 N 帧中，接收窗口的大小总是 1。接收方总是寻找特定分组是否到达。任何失序分组到达都会被丢弃并需要被重发。接收窗口也滑动，但是一次只滑动一个槽。当正确的分组被接收时，窗口滑动 Rn =（ Rn + 1）modulo 2m 。

3.计时器

        尽管每个被发送分组都有计时器，但是在我们的协议中只使用一个计时器。原因是第一个未完成分组的计时器总是最先终止。当这个计时器终止时，我们重发所有未完成分组。当计时器终止时，发送方重发所有未完成分组。这就是为什么称为回退 N 帧。一旦超时，机器回退 N 个位置并重发所有分组。

4.有限状态机

5.发送方

准备状态。当发送方处于准备状态，可能发生四个事件。
 如果请求来自应用层，发送方创建一个序号为 Sn的分组。存储分组的副本，发送分组。如果计时器没有运行，发送方会开启唯一的计时器。 Sn的值增长，（ Sn = Sn + 1） modulo 2m。如果窗口已满， Sn =（ Sf + Ssize） modulo 2m，发送方进入阻塞状态。
如果无差错 ACK 到达，其 ackNo 与一个未完成分组有关，那么发送方滑动窗口（令 Sf =ackNo），并且如果所有未完成分组都被确认（ ackNo = Sn），那么计时器停止。如果并不是所有未完成分组都被确认，那么计时器重新开启。
如果一个被破坏 ACK 或 ackNo 与未完成分组无关的无错 ACK 到达，它就被丢弃。
如果超时发生，发送方重发所有未完成分组并重新开启计时器。
阻塞状态，在这种情况下可能发生三个事件：

如果 ackNo
4000
与一个未完成分组相关的无错 ACK 到达， 那么发送方滑动窗口（令 Sf = ackNo），如果所有未完成分组被确认（ ackNo = Sn），那么关闭计时器。如果所有未完成分组没有被确认，那 么重新开启计时器。之后，发送方进入准备状态。
如果一个被破坏 ACK 或 ackNo 与未完成分组无关的无错 ACK 到达，那么 ACK 被丢弃。
如果超时发生，发送方发送所有未完成分组并重新开启计时器。

6.接收方

接收方总是处于准备状态。唯一的变量 Rn被初始化为 0。可能发生三个事件：

如果 seqNo = Rn 的无错分组到达，分组中的报文被传递到应用层。之后窗口滑动， Rn =（ Rn + 1） modulo 2m。最终 ackNo = Rn的 ACK 被发送。
如果 seqNo 在窗口之外的无错分组到来，分组被丢弃，但是 ackNo = Rn的 ACK 被发送。
如果被破坏分组到达，将被丢弃。

7.发送窗口大小

为什么发送窗口要小于2^m

8.积累作用

        尽管 ACK2 丢失，但是 ACK3 是积累的并且作为 ACK2 和 ACK3 进行服务。这就是为什么接收窗口一次只能滑动一个槽，而发送窗口可以一次滑动多个槽。

9.一个实例