電腦網路與連結技術：第三章 鏈路層 上一頁    下一頁

3-6  自動重複請求

內容：

『自動重複請求』（Automatic Repeat reQuest, ARQ）表示兩個通訊實體之間有資料流動時，接收端發現訊框已發生錯誤，它要如何告訴傳送端？傳送端應採何種方法重新傳送(re-transmit)？我們上一節已介紹過錯誤偵出的方法，這一節我們將介紹發生錯誤之後，如何重送的方法。一般通訊協定自動重複請求的機制有下列三種：

    • 停止與等待 ARQ（Stop-and-Wait Automatic Repeat reQuest）

    • 退後N ARQ（Go-Back-N Automatic Repeat reQuest）

    • 選擇性重複 ARQ（Select-Repeat Automatic Repeat reQuest）

3-6-1停止與等待自動重複請求

『停止與等待 ARQ』（Stop-and-Wait ARQ）是建構在停止與等待的流量控制技術上。如圖3-9 所示，傳送端送出一個訊框後，便需等待接收端回應確認訊號（Acknowledge），在接收端未回答訊號前，傳送端不會再傳送訊框。

停止與等待之ARQ有兩種錯誤情況：

(1) 傳送之訊框受損。

接收端利用錯誤偵測技術偵出錯誤發生，放棄該訊框並回應一個負確認訊號（Non-acknowledge, NAK）給傳送端，這時候傳送端必須有能力再重送同樣的訊框。為了克服這個問題，傳送端必須有一個緩衝器保留訊框複本，訊框傳送出去後一直到收到確認訊號才可將複本拋棄，否則複本將會被重新傳送。

(2) 回應之確認訊號（ACK）受損。

接收端收到訊框並判斷訊框正確後，回應確認訊號。但確認訊號卻在傳送中受損。傳送端本身在訊框傳送出去後便開始計時，如計時器的時間已逾時（Time out）未收到確認或不確認訊號（NAK），則會認為該訊框已遺失，而重送該訊框。又可能回應訊號在途中受損，同樣的訊框也會被再度傳送。在這種情況下，接收端必須有能力去判斷是否重複接收訊框。為了解決這個問題，我們將訊框編號以 0 及 1 交替使用，第一次為訊框 0、第二次是訊框 1、再下一個是訊框 0。接收端回應確認訊號也以 ACK0、ACK1 交替使用。和滑動視窗控制相同，ACK0 作為編號為 1之訊框的接收確認訊息，表示接收端已準備接收編號為 0 的訊框。

由圖 3-9 可了解停止與等待之ARQ，通訊中的雙方大部分時間都在等待對方回應或傳送資料。對於比較遠的通訊便不適合，因為傳輸延遲時間愈久，等待的時間就愈久。然而的操作方法簡單、且只需一個緩衝器的特性，卻是其他方法所不能及，因此使用於近距離傳輸尤佳。

3-6-2 退後-N自動重複請求

『退後-N ARQ』（Go-back-N ARQ）是針對流量控制中的滑動視窗法所設計。在滑動視窗法中，傳送端可以連續傳送多筆訊框，每一筆訊框上都有編號。接收端回應要求希望接收第幾號訊框，表示該號數以前的訊框都已接收正常並確認之。退後-N的設計是傳送端連續傳送多筆訊框後，接收端只回應正確收到第幾筆訊框，以後的訊框表示負確認。負確認以後的訊框都必須重新傳送，表示退後到首個不正確傳送的訊框，將該處以後的訊框全部重送，不管其中訊框是否傳送正常。接收端在偵出錯誤訊框後，便將以後的訊框丟棄，等待對方再重送。

如圖 3-19 所示，傳送端連續發送 6 個訊框（編號0、1、2、3、4、5）之後，接收到回應訊框 2 的負確認（NAK 2），這時候接收端就將編號 2 以後的訊框全部丟棄（含 3、4、5）。傳送端也退後到自編號 2 以後的訊框都全部重新傳送。因此，退後-N ARQ 較不需要大量的緩衝器來儲存未按順序到達的訊框，只要儲存連續的正確訊框即可。

圖 3-19 後退-N ARQ 之運作程序

3-6-3 選擇重送自動重複請求

雖然退後-N ARQ可以應用在滑動視窗法的錯誤控制、也可節省大量的緩衝器空間，但目前記憶體價格便宜，一般網路卡上都裝設有大量的緩衝器，記憶體空間已不是大問題。加上目前網路傳輸速率較快，也許會一次傳送大量的連續訊框。如果其中某一訊框發生錯誤，就拋棄該訊框以後的連續訊框，這對傳輸效率來講太不划算。『選擇重送 ARQ』（Select-Repeat ARQ）就是針對這個缺點設計，在連續訊框中有某些訊框發生錯誤，只要針對錯誤的訊框重送就好，不要全部重送，這對整個傳輸效率來講會提昇許多。

如圖 3-20 所示，訊框編號 2 發生錯誤，只要重送該訊框即可。但選擇重送方法，在傳送端必須保留更多的訊框複本，一直到對方有回應連續訊框都正常接收，才可拋棄訊框複本。又在接收端方面處理運作也較複雜，接收到的訊框也許會不按照訊框編號順序，必須將訊框依照順序排列後，再傳送給上層通訊軟體。接收端方面也需要有大量緩衝器，而且緩衝器溢流（overflow）的情況也非常容易發生。因此採用選擇重送的滑動視窗法時，必須有能力處理這個問題。

一般各個層次的通訊軟體都有流量控制，不管採用何種錯誤檢出方法，大部分都還是採用選擇重送 ARQ 機制。為了預防緩衝器溢流的問題，在傳輸封包的控制區塊裡有一個視窗（window）欄位（如，TCP 封包），接收端利用這個欄位告訴傳送端還剩下幾個緩衝器可以傳送封包。

如果接收端回應訊號裡 window = 0，表示緩衝器已滿，請暫停傳送封包。在鏈路層方面，在訊框的控制欄位也有一個 P/F 位元（如 LLC 封包），接收端回應傳送端時，如果 P/F = P 表示還有空閒緩衝器可以存放，可再傳送訊框；如果 P/F = F 時，表示緩衝器已滿，請暫停傳送訊框。

圖 3-20 選擇重送 ARQ 之運作程序

翻轉工作室：粘添壽

 

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