Компьютерные сети. 6-е изд.

Протокол 6 использует более эффективную стратегию обработки ошибок, чем протокол 5. При появлении у получателя подозрений в том, что произошла ошибка, он высылает отправителю фрейм отрицательного подтверждения (NAK). Он представляет собой запрос на повторную передачу фрейма. NAK используется в двух случаях: если фрейм пришел поврежденным или если его номер отличается от ожидаемого (возможность потери фрейма). Чтобы избежать передачи нескольких запросов на повторную передачу одного и того же фрейма, получатель должен запоминать, был ли уже отправлен NAK для данного фрейма. В протоколе 6 для этой цели применяется переменная no_nak, принимающая значение true, если NAK для ожидаемого фрейма (с номером frame_expected) еще не был послан. Если NAK повреждается или теряется по дороге, это не имеет большого значения, так как у отправителя рано или поздно истечет период ожидания положительного подтверждения и он вышлет недостающий фрейм еще раз. Если неправильный фрейм пришел после того, как NAK был выслан и потерян, переменной no_nak опять присваивается true и запускается вспомогательный таймер. Когда время истечет, для восстановления синхронизации текущих состояний отправителя и получателя будет отправлено положительное подтверждение (ACK).

Иногда время, необходимое для прохождения фрейма по каналу, его обработки и отправки подтверждения, остается практически неизменным. В этом случае отправитель может установить время ожидания чуть больше ожидаемого интервала между отправкой фрейма и получением подтверждения. NAK при этом использовать бесполезно.

Однако в других ситуациях время прохождения сигнала в обе стороны может сильно варьироваться. Если встречный поток данных нерегулярен, то время прихода подтверждений также будет непостоянным, уменьшаясь при наличии встречного потока и увеличиваясь при его отсутствии. Перед отправителем возникает непростой выбор значения времени ожидания. Если выбрать слишком короткий интервал, то увеличится риск ненужных повторных передач. При выборе чересчур большого значения протокол будет тратить много времени на ожидания после ошибки. В обоих случаях пропускная способность тратится впустую. В целом если среднеквадратичное отклонение интервала ожидания подтверждения намного больше самого интервала, то таймер может быть установлен довольно «свободно». При этом NAK могут существенно ускорить повторную передачу потерянных или поврежденных фреймов.

С вопросом тайм-аутов и отрицательных подтверждений тесно связана проблема определения фрейма, вызвавшего тайм-аут. В протоколе 5 это всегда фрейм с номером ack_expected, поскольку он является старшим. В протоколе 6 нет столь простого способа определить фрейм с истекшим интервалом ожидания. Предположим, были переданы фреймы с 0-го по 4-й, то есть список неподтвержденных фреймов выглядит так: 01234 (от первого к последнему). Теперь допустим, что у фрейма 0 истекает интервал ожидания и он передается повторно, затем посылается фрейм 5 (новый), далее интервал ожидания истекает у фреймов 1 и 2 и посылается фрейм 6 (также новый). В результате список неподтвержденных фреймов принимает вид 3405126, начиная с самого старого и заканчивая самым новым. Если весь встречный поток данных потеряется, интервалы ожидания этих семи фреймов истекут именно в таком порядке.

Чтобы не усложнять и без того непростой пример протокола, мы не углуб­ляемся в детали управления таймером. Вместо этого мы просто предполагаем, что при наступлении тайм-аута переменной oldest_frame присваивается номер фрейма, интервал времени которого истек.

3.5. Практическое использование протоколов канального уровня

Для связи компьютеров в пределах одного здания широко применяются локальные сети, однако большинство глобальных сетей построено на линиях «точка-точка». С локальными сетями мы познакомимся в главе 4. Здесь рассмотрим три наиболее распространенных случая использования протоколов канального уровня в двухточечных каналах интернета. Первый случай — передача пакетов по оптоволоконным каналам SONET. Такие каналы широко применяются, например, для соединения маршрутизаторов, установленных в разных концах сети провайдера. Вторым примером является использование каналов ADSL в пределах локального абонентского шлейфа телефонной сети. Наконец, мы обсудим применение каналов DOCSIS в пределах локального шлейфа кабельной сети — с их помощью к интернету подключаются миллионы отдельных пользователей и компаний.

Чтобы установить такие типы соединений, требуются не только двухточечные каналы, но также телефонные и кабельные модемы, арендованные линии и т.д. Для пересылки пакетов используется стандартный протокол двухточечного соединения PPP (Point-to-Point Protocol). PPP описан в стандарте RFC 1661 и доработан в более поздних документах: RFC 1662 и др. (Симпсон; Simpson, 1994a, 1994b). В каждой из трех разновидностей каналов — SONET, ADSL и DOCSIS — он применяется по-разному.