可靠传输-选择重传协议

一、协议背景与核心目标

1. 问题起源

回退N帧协议（GBN）存在资源浪费缺陷：

• 接收窗口尺寸 $W_R = 1$，仅能按序接收数据
• 若某一数据分组误码，后续无错分组会因"失序"被丢弃
• 导致发送方超时重传这些无错分组，浪费通信资源

2. 核心目标

• 仅重传误码分组
• 增大接收窗口尺寸 $W_R > 1$
• 缓存"序号在接收窗口内、无错但失序"的分组
• 待缺失分组补全后再一并提交上层
• 提升传输效率

二、协议关键机制

1. 分组序号编码

• 采用 $n$ 比特编号
• 序号范围：$0 \sim 2^n - 1$
• 示例：$n = 3$，序号范围 $0 \sim 7$

2. 窗口尺寸规则

发送窗口 $W_T$

取值范围：$1 < W_T \leq 2^{n-1}$

关键约束：

• $W_T = 1$ 时：退化为停止-等待协议
• $W_T > 2^{n-1}$ 时：接收方无法区分新/旧分组

示例：取最大值 $W_T = 4$（$2^{3-1} = 4$）

接收窗口 $W_R$

取值范围：$1 < W_R \leq W_T$

关键说明：

• $W_R = 1$ 时：退化为 GBN 协议
• $W_R > W_T$ 无意义

示例：$W_R = W_T = 4$

3. 发送方行为规则

1. 批量发送：连续发送序号在发送窗口内的分组
2. 窗口滑动：
   • 仅在按序收到已发送分组确认时向前滑动
   • 收到未按序确认时，记录确认但窗口不滑动
3. 超时重传：仅重传超时且未收到确认的分组

4. 接收方行为规则

1. 分组接收：可接收窗口内无错但失序的分组，并缓存
2. 确认方式：逐一确认，不使用累积确认
3. 窗口滑动：仅在按序接收完当前窗口内分组时滑动

三、错误案例：窗口尺寸超限

问题场景

• $W_T = 5$
• $W_R = 5$
• $n = 3$（实际最大值应为 $4$）

风险

重传计时器超时后，接收方无法区分：

• 重传的旧分组
• 新窗口内的新分组

四、协议对比

协议类型	接收窗口 $W_R$	确认方式	重传策略	效率
停止-等待协议(SW)	1	逐一确认	超时重传1个分组	低
回退N帧协议(GBN)	1	累积确认	超时重传所有后续分组	中
选择重传协议(SR)	$> 1$	逐一确认	仅重传超时/误码分组	高

附：SR协议伪代码示例

class SelectiveRepeatProtocol:
    def __init__(self, window_size):
        self.window_size = window_size
        self.send_window = []
        self.recv_window = []
    
    def send_packet(self, packet):
        # 发送数据包逻辑
        pass
    
    def receive_packet(self, packet):
        # 接收数据包逻辑
        pass