Protocolli a finestra

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1 ecniche per la protezione dagli errori di trasmissione ecniche AQ (protocolli a finestra) FEC (forward error correction) AQ (automatic retransmission request) Gruppo eti LC nome.cognome@polito.it ECNICHE AQ - ECNICHE AQ - 2 Codifica a blocco per controllo di errore 2 n 2 k nbit k bit utente n-k bit parità 2 k possibili combinazioni ECNICHE AQ - 3 ECNICHE AQ n 2 k 2 n 2 k? ECNICHE AQ - 5 ECNICHE AQ - 6 Pag.

2 2 n 2 k Esempi di protezione dagli errori??? bit di parità (riconosce errori in numero dispari) codice a ripetizione (decisione a maggioranza: permette di correggere errori) ECNICHE AQ - 7 ECNICHE AQ - 8 Esempi di protezione dagli errori Intestazione pacchetti parità di riga e colonna (consente la correzione di errori singoli) Si introducono bit di parità tra le informazioni di controllo all interno delle PCI BI DI PAIA ECNICHE AQ - 9 ECNICHE AQ - FEC e AQ FEC (forward error correction): i bit di parità sono usati per cercare di correggere gli errori AQ (automatic retransmission request): i bit di parità sono usati per cercare di rivelare gli errori Controllo congiunto su una connessione di errore flusso sequenza Si introducono bit di numerazione tra le informazioni di controllo all interno delle AQ PCI NUMEA ZIONE BI DI PAIA ECNICHE AQ - ECNICHE AQ - 2 Pag. 2

3 AQ retecnicheaq: (Alternating bit) GobackN Descriviamoletretecnicheinunambientedi comunicazione unidirezionale PCI PCI Pacchetto dati: bitdiparità N(), numero d ordine indirizzi V() PCI AQ V() ECNICHE AQ - 3 ECNICHE AQ - 4 AQ Pacchetto riscontro: N(), numero d ordine atteso indirizzi V() PCI V() Il trasmettitore: invia una dopo avere fatta una copia attiva un orologio (tempo di timeout) si pone in attesa della conferma di ricezione (acknowledgment - ACK) se scade il timeout prima dell arrivo della conferma, ripete la trasmissione ECNICHE AQ - 5 ECNICHE AQ - 6 Il trasmettitore, quando riceve un ACK: controlla la correttezza dell ACK controlla il numero di sequenza se l ACK è relativo all ultima trasmessa, si abilita la trasmissione della prossima Il ricevitore, quando riceve una : controlla la correttezza della se la è corretta invia la conferma di ricezione controlla il numero di sequenza selaèquellaattesa,essavieneconsegnataai livelli superiori ECNICHE AQ - 7 ECNICHE AQ - 8 Pag. 3

4 Inizializzazione: V() = al trasmettitore al ricevitore rasmissione di una con N() = V() Avvio dell orologio N()= V()= V()= V()= V()= ECNICHE AQ - 9 ECNICHE AQ - 2 icezione di una Controllo di correttezza Controllo di sequenza: N() = V()? Incremento di V() rasmissionediunackconn()=v() V()= N()= V()= V()= N()= V()= ECNICHE AQ - 2 ECNICHE AQ - 22 icezione di un ACK Controllo di sequenza: N() = V() +? Arresto dell orologio Incremento di V() N()= N()= V()= V()= V()= V()= ECNICHE AQ - 23 ECNICHE AQ - 24 Pag. 4

5 al trasmettitore V() = al ricevitore rasmissione di una con N() = V() Avvio dell orologio N()= V()= V()= V()= V()= ECNICHE AQ - 25 ECNICHE AQ - 26 icezione di una Controllo di correttezza Controllo di sequenza: N() = V()? Incremento di V() rasmissionediunackconn()=v() V()= N()= V()= V()= N()=2 V()=2 ECNICHE AQ - 27 ECNICHE AQ - 28 icezione di un ACK Controllo di sequenza: N() = V() +? Arresto dell orologio Incremento di V() N()=2 N()=2 V()= V()=2 V()=2 V()=2 ECNICHE AQ - 29 ECNICHE AQ - 3 Pag. 5

6 V() = 2 al trasmettitore V() = 2 al ricevitore V()=2 V()=2 La numerazione delle è: indispensabile ciclica (numero di bit intestazione e contatori finiti) V() V() = V() = N()= N()= N()= N()=2 V() V() = V() = V() = 2 V() = 2 V() = 2 ECNICHE AQ - 3 ECNICHE AQ - 32 Un solo bit per la numerazione: Alternating bit protocol Alternating bit protocol V() V() V() V() = V() = N()= N()= V() V() = V() = V() = N()= N()= V() = N()= V() = N()= V() = N()= N()= V() = V() = ECNICHE AQ - 33 ECNICHE AQ - 34 icezione di una errata V() V() V() = V() = N()= N()= V() = N()= V() = V() = ECNICHE AQ - 35 icezione di una errata V() V() N()= N()= N()= V() = V() = V() = La regolazione del timeout è delicata ECNICHE AQ - 36 Pag. 6

7 icezione di una conferma errata V() V() V() = V() = N()= N()= V() = N()= N()= V() = icezione di una conferma errata V() V() N()= V() = N()= N()= N()= V() = Se non numerassi, non scarterei al ricevitore ECNICHE AQ - 37 ECNICHE AQ - 38 Canale non sequenziale Canale non sequenziale V() V() V() V() V() = N()= N()= V() = V() = N()= V() = N()= V() = N()= N()= V() = V() = V() = V() = N()= N()= ECNICHE AQ - 39 ECNICHE AQ - 4 Canale non sequenziale V() V() Canale non sequenziale V() V() V() = N()= V() = N()= V() = N()= V() = N()= V() = N()= N()= V() = N()= N()= V() = V() = ECNICHE AQ - 4 ECNICHE AQ - 42 Pag. 7

8 Canale non sequenziale Su un canale non sequenziale si possono verificare malfunzionamenti: perditadi duplicazionedi Canale non sequenziale con numerazione modulo 4 V() = V() = V() N()= N()= V() V() = N()= V() = N()= V() = V() = ECNICHE AQ - 43 ECNICHE AQ - 44 Canale non sequenziale con numerazione modulo 4 V() N()= N()=2 V() V() = V() = 2 Canale non sequenziale con numerazione modulo 4 V() = 3 V() = 3 V() N()=3 N()= V() V() = 3 V() = 2 V() = 2 V() = 3 N()=2 N()=3 V() = 2 V() = 3 V() = 3 ECNICHE AQ - 45 V() = V() = N()= N()= ECNICHE AQ - 46 Canale non sequenziale con numerazione modulo 4 V() V() N()= N()= N()= N()= ECNICHE AQ - 47 Canale non sequenziale con numerazione modulo 4 Il protocollo si blocca: servono meccanismi per ripartire Si riducono le possibilità di malfunzionamento usando: un maggior numero di bit per la numerazione un tempo di vita massimo per le e gli ACK ECNICHE AQ - 48 Pag. 8

9 Go Back N Il protocollo può essere poco efficiente a causa di elevati ritardi di attesa delle conferme Permettere la trasmissione di più di una prima di fermarsi in attesa delle conferme migliora le prestazioni: Go Back N Finestra di trasmissione LafinestraditrasmissioneW rappresenta la quantità massima di in sequenza che il trasmettitore è autorizzato ad inviare in rete senza averne ricevuto riscontro (ACK) Dimensione della finestra limitata dalla quantità di memoria allocata appresenta anche il massimo numero di contemporaneamente presenti sul canale o in rete ECNICHE AQ - 49 ECNICHE AQ - 5 Finestra di ricezione La finestra di ricezione W determina la sequenza di che il ricevitore è disposto ad accettare Dimensione della finestra limitata dalla quantità di memoria allocata Finestra di trasmissione confermate in attesa di conferma che possono essere trasmesse che non possono ancora essere trasmesse W n ECNICHE AQ - 5 ECNICHE AQ - 52 Finestra di ricezione unitaria Go Back N confermate W attesa fuori sequenza che non possono essere accettate n Il trasmettitore con finestra N: invia fino ad N facendo di ognuna una copia attiva un orologio per ogni si pone in attesa delle conferme di ricezione (ACK) se scade un timeout prima dell arrivo delle conferme, ripete la trasmissione di tutte le non ancora confermate ECNICHE AQ - 53 ECNICHE AQ - 54 Pag. 9

10 Go Back N Il ricevitore, quando riceve una : controlla la correttezza della se la è corretta invia la conferma di ricezione controlla il numero di sequenza se la contiene il primo numero di sequenza non ancora ricevuto, viene consegnata ai livelli superiori ACK cumulativi La semantica associata al pacchetto di riscontro può essere: ACK individuale (o selettivo): si notifica la corretta ricezione di un pacchetto particolare ACK cumulativo: si notifica la corretta ricezione di tutti i pacchetti con numero di sequenza inferiore a quello specificato nell ACK ECNICHE AQ - 55 ECNICHE AQ - 56 Piggybacking Nel caso di flussi di informazione bidirezionali, è sovente possibile scrivere l informazione di riscontro (ACK) nella intestazione di di informazione che viaggiano nella direzione opposta. Orologi È possibile associare un timer ad ogni trasmessa, oppure un avere un solo timeout attivo al trasmettitore (timer sulla finestra di trasmissione) Nel secondo caso si ritrasmette solo il pacchetto più vecchio nella finestra di trasmissione. ECNICHE AQ - 57 ECNICHE AQ - 58 Posizioni relative corrette tra W ew W Numerazione La numerazione delle è ciclica: k bit di numerazione numerazione modulo 2 k n W ECNICHE AQ - 59 ECNICHE AQ - 6 Pag.

11 3bitdi numerazione W W = = 3 Numerazione W 2 ECNICHE AQ - 6 W Go Back N rasmettitore è significativamente più complesso rispetto al caso dello memoria orologi algoritmi icevitore inalterato (finestra ) Si possono usare conferme cumulative orologio al ricevitore Lafinestraditrasmissionenonpuòavere dimensioni arbitrarie: W <2 k ECNICHE AQ - 62 Finestra di ricezione maggiore di Nel protocollo Go back N il ricevitore può accettare solo in sequenza Accettare corrette, ma fuori sequenza, migliora le prestazioni: Il protocollo usa finestra di trasmissione e finestra di ricezione di dimensioni maggiori di In questo caso deve essere: W +W ÿ 2 k confermate e consegnate al livello superiore da consegnare al livello superiore W attese n fuori sequenza che non possono essere accettate ECNICHE AQ - 63 ECNICHE AQ - 64 Il trasmettitore: invia fino ad N attiva un orologio per le ritrasmissioni si pone in attesa delle conferme di ricezione (ACK) se scade un timeout prima dell arrivo della conferma, ripete la trasmissione della prima non confermata Il ricevitore: riceveuna controlla la correttezza della controlla il numero di sequenza ECNICHE AQ - 65 ECNICHE AQ - 66 Pag.

12 Il ricevitore: selaècorrettaedinsequenzainviaunack relativo all ultima ricevuta e la consegna al livello superiore (eventualmente insieme ad altre ricevute in sequenza) selaècorrettamanoninsequenza: se è entro la finestra di ricezione la memorizza se è fuori dalla finestra di ricezione la scarta Nel protocollo selective repeat vale la relazione W +W ÿ 2 k chelegaladimensionedelle finestre di X e X con i k bit di numerazione Nel seguente esempio, illustriamo quali problemi si possono verificare se la relazione viene violata Nell esempio: W =3,W =2,k=2 Ipotesi: timer su ogni ECNICHE AQ - 67 ECNICHE AQ Ack Ack 2 Ack 3 2 Errore: accettato come nuovo! isultato Non rispettare la relazione finestra/numerazione ha avuto come conseguenza: pacchetto erroneamente accettato due volte! pacchetto erroneamente scartato! 2 Ack 3 Ack 3 Ack 3 2 W W Errore: scartato indebitamente! ECNICHE AQ - 69 ECNICHE AQ - 7 Per avere vantaggi rispetto al go-back-n occorre utilizzare ack individuali oppure avere timer associati alla finestra Si possono usare conferme negative (NAK) L uso del NAK può avvantaggiare anche StopandWait Go back N Velocità di trasmissione (throughput) hroughput di un generico protocollo a finestra in assenza di errori Finestra di trasmissione oundtrip time Connessioni corte ottengono throughput maggiore a pari finestra ECNICHE AQ - 7 ECNICHE AQ - 72 Pag. 2

13 Velocità di trasmissione (throughput) Per regolare il thoughput posso agire su round trip time (ritardando invio di ack) genero ritrasmissioni dimensione finestra Selafinestracresceoltreilvalorepercuiil carico supera capacità canale cresce round trip time poiché si memorizzano dati al trasmettitore ECNICHE AQ - 73 Pag. 3