Go-Back-N (GBN) é um protocolo ARQ de janela deslizante que permite ao remetente transmitir vários quadros (até um tamanho de janela definido) sem esperar por confirmações individuais.

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• Se um pacote for perdido ou corrompido, o remetente retransmite esse pacote e todos os pacotes subsequentes na janela.
• Exemplo: Se os pacotes 1–5 forem enviados e o pacote 3 for perdido, os pacotes 3, 4 e 5 serão retransmitidos.

Este mecanismo garante confiabilidade, mas pode desperdiçar largura de banda se erros ocorrerem com frequência.

As três principais características do GBN são:

1. Tamanho da janela do remetente (W _é )

É o próprio N. Se dissermos que o protocolo é GB10, então Ws = 10. N deve ser sempre maior que 1 para implementar o pipelining. Para N = 1 reduz-se ao Protocolo Parar e Esperar .

Eficiência de GBN = N/(1+2a)

onde

uma = T_p/T_t
T_p= Atraso de propagação
T_t= Atraso de transmissão do remetente

Qual será a eficiência se o atraso de processamento, o atraso de fila e o atraso de transmissão de confirmação não forem zero?

Eficiência = N * (Tempo útil) / (Tempo total)

onde tempo útil=T_t

Tempo total = T_t+ 2 * T_p+P_R+ Pq + T_t(ace)

onde

• T _t = Atraso de transmissão do lado do remetente
• T _p = Atraso de propagação
• Pr = Atraso no processamento
• Pq = Atraso na fila
• T _t (ace) = Atraso de Transmissão de Reconhecimento

Se B é a largura de banda do canal então

Largura de banda ou taxa de transferência efetiva
= Eficiência * Largura de banda
= (N/(1+2a)) *B

2. Tamanho da janela do receptor (W _R )

• Sempre 1 em GBN.
• O receptor aceita apenas o próximo pacote esperado.
• Pacotes fora de ordem são descartados.

3. Agradecimentos

Reconhecimentos (ACKs) são sinais enviados pelo receptor para confirmar o recebimento bem-sucedido de pacotes de dados. Eles garantem uma comunicação confiável entre remetente e destinatário. Se um ACK não for recebido dentro de um tempo definido, o remetente assume que o pacote foi perdido e o retransmite.

Tipos de ACK

ACK cumulativo

• Uma única confirmação confirma o recebimento de todos os pacotes até certo ponto.
• Vantagem: Menos tráfego (menos ACKs).
• Desvantagem: Menos confiável se um ACK for perdido, vários pacotes parecerão não reconhecidos.

ACK independente

• Cada pacote é reconhecido individualmente.
• Vantagem: Alta confiabilidade.
• Desvantagem: Maior tráfego devido a mais ACKs.

Funcionamento do protocolo GB-N

Enviando página

• Mantém uma janela de tamanho N (por exemplo, tamanho da janela GB4 = 4).
• Pode enviar até N pacotes não confirmados.
• Cada pacote transmitido possui um temporizador.
• Se um ACK for recebido, a janela desliza para frente.
• Se ocorrer um tempo limite (para um pacote perdido), o remetente retransmite esse pacote e todos os subsequentes na janela.

Lado do receptor

• Mantém um tamanho de janela de 1 (WR = 1).
• Aceita apenas o pacote esperado em sequência.
• Se o pacote correto chegar: envia um ACK e passa para o próximo número de sequência esperado.
• Se um pacote fora de ordem chegar: descarta-o e reenvia o ACK para o último pacote recebido corretamente.

Relação entre tamanho da janela e números de sequência

O tamanho da janela e números de sequência em uma janela deslizante, protocolos como Go-Back-N ou Selective Repeat estão intimamente relacionados.

• O tamanho da janela determina quantos pacotes o remetente pode transmitir sem precisar de confirmação. É como um limite de quantos dados podem ser enviados antes que o remetente tenha que parar e aguardar a confirmação.
• Números de sequência são usados ​​para rotular pacotes para que o receptor saiba sua ordem e possa detectar quaisquer pacotes perdidos.

O tamanho da janela deve ser menor ou igual à faixa de disponibilidade números de sequência . Se o tamanho da janela for muito grande comparado ao intervalo de números de sequência, o receptor poderá ficar confuso porque o mesmo número de sequência poderá ser reutilizado antes que o primeiro seja reconhecido. Isso tornaria difícil saber se um pacote é novo ou duplicado.

busca adversária

A relação entre o tamanho da janela e o número de sequência é dada pela fórmula:

EM_é+ W_R<= ASN

onde W_éé o tamanho da janela do remetente e W_Ré o tamanho da janela do receptor e ASN é o número de sequência disponível.

EM_é+ 1<= ASN because W_R= 1 no protocolo GB-N

Portanto, os números de sequência mínimos exigidos em GBN = N + 1

Bits necessários em GBN = ⌈ log₂(N + 1)⌉

O 1 extra é necessário para evitar o problema de pacotes duplicados.

Exemplo de Protocolo GB-N

Considere um exemplo de GB4.

• O tamanho da janela do remetente é 4, portanto, exigimos um mínimo de 4 números de sequência para rotular cada pacote na janela.
• Agora suponha que o receptor tenha recebido todos os pacotes (0 1 2 e 3 enviados pelo remetente) e, portanto, esteja aguardando novamente o pacote número 0 (não podemos usar 4 aqui, pois temos apenas 4 números de sequência disponíveis, pois N = 4).
• Agora suponha que o reconhecimento cumulativo dos 4 pacotes acima seja perdido na rede.
• No lado do remetente haverá tempo limite para o pacote 0 e, portanto, todos os 4 pacotes serão transmitidos novamente.
• O problema agora é que o receptor está aguardando um novo conjunto de pacotes que deveria ter começado em 0, mas agora receberá as cópias duplicadas dos pacotes aceitos anteriormente.
• Para evitar isso, precisamos de um número de sequência extra.
• Agora o receptor poderia facilmente rejeitar todos os pacotes duplicados que começavam em 0 porque agora estará aguardando o pacote número 4 (adicionamos um número de sequência extra agora).

Isto é explicado com a ajuda das ilustrações abaixo. Tentando com números de sequência 4.

Agora tentando com um número de sequência extra.

Agora está claro por que precisamos de 1 bit extra no protocolo GBN.

Vantagens do protocolo GBN

• Simples de implementar e eficaz para uma comunicação confiável.
• Melhor desempenho do que protocolos stop-and-wait para redes livres de erros ou com baixo erro.

Desvantagens do protocolo GBN

• Ineficiente se os erros forem frequentes, pois vários quadros podem precisar ser retransmitidos desnecessariamente.
• A largura de banda pode ser desperdiçada devido a retransmissões redundantes.