前言

在TCP/IP体系结构中，数据链路层的三大基本功能：封装成帧、透明传输、差错控制。

看起来，这其中并不包含流量控制。但实际上，进行差错控制的方法其实已经和流量控制相结合起来了。所以，一般情况下，不会经常把流量控制单独拿出来说明。但是，流量控制这其中的原理，还是比较重要的。

流量控制是什么意思呢？

在实际的通信过程中，每台主机或者说每个节点，它们的性能都是存在着差异的，它们处理数据的能力也是存在差异的。比如说，A主机要给B主机发送数据，A主机的数据处理能力高，而B主机可能比较落后，处理速度慢。那么，如果A主机按照自己发送数据的速度去给B主机发送的话，B主机处理的慢，来不及接受，肯定是承受不了的，这就会造成大量的数据到达了B主机，但是因为B主机处理不过来了，而被迫把数据丢弃掉。

那么，我们的流量控制的作用，就是为了控制着发送方的发送速率，避免因为发送速率过快，导致接收方来不及接收和处理数据而造成被迫丢弃数据的情况。简单来说，就是限制发送方的发送速率不能超过接收方的处理速率。

数据链路层的流量控制，通常有两个基本方法，一个是停止等待，一个是滑动窗口。

 

停止等待

停止等待是最简单的一种流量控制的方法，只有两个步骤：发送完一帧数据就停止，然后等待接收方的确认之后，再发送下一帧。

发送方每发送出去一个数据帧，就必须要等待接收方返回对这个的确认，才能继续发送后面的帧。如果等不到接收方的确认，那么发送方就要一直等下去，这样就能保证发送方的发送速率绝不会超过接收方处理速率。

这种停止等待的方法，有一个好处就是实现起来很简单。但是，它的线路利用率是非常低的，发出数据帧之后，必须要等着接收方确认，此时的链路是空闲的。在任何时刻，线路上都是只有一个帧在传送。

看一下停止等待的示意图：

 

滑动窗口

首先，我们要明确一下，什么是窗口。

其实不管是发送方，还是接收方，都要维持一个数据的缓冲区，发送方把要发送的所有数据帧都要先放在这个缓冲区里，所有数据帧现在缓冲区里排队，然后发送出去；接收方也是一样，把接受过来的数据帧先存放在自己的缓冲区里，然后一个一个把数据帧取出来再去处理。这个缓冲区就称为窗口。

发送方的缓冲区叫做发送窗口，接收方缓冲区就叫做接收窗口。窗口的大小是有限的，也就是说缓冲区的容量是有限的。

在上面的停止等待方式中，发送出去一个数据帧，必须要等待确认的到来，才能继续发送。在这一段等待的时间内，链路是空闲的。那么我们能不能想一个办法，利用等待的这一段空闲时间，发送缓冲区里后面的数据帧呢。

基于这种思想，提出了滑动窗口的流量控制方式。

现在我们来模拟一下这个过程，看看滑动窗口到底是怎么让窗口进行滑动的。

假设发送窗口的大小WT=6。发送方在开始发送数据帧之前，要先对所有的帧进行模n编号，理论上n可以取任何整数，只要n的值能适合实际应用就可以，为了能够说清楚整个过程我们这里假定n的值为8，也就是所有数据帧在发送前要进行模8的编号。所以，帧的编号就是：0、1、2、3、4、5、6、7、0、1、2、3……，从0开始数8个数字，也就是0到7，然后再从0开始。

先来上一个图，之后咱们一边看图一边说明原理：

我们看上图的a，现在从0~5这6个帧都已经在发送窗口中排好队了，落在发送窗口中的帧都可以直接发送，而不必等待确认。上图中的b，就是正在发送的样子，0、1、2号帧已经发送出去了，3、4、5号帧要准备马上发送。

等到6个帧全部发送出去了，这时候就不能再发送了，就必须要等待接收方的确认了，就是上图中c的样子。

那么要等到什么时候才能发送后面的帧呢？就是上图中d的样子，等到接收方对于0、1号两个帧的发来的确认之后，窗口再开始向前滑动，滑动2个位置。如果接收方发来3个帧的确认，那窗口就向前滑动3个位置，如果发来4个确认，就向前滑动4个位置……

现在，我们总结一下，发送方滑动窗口的左侧是已经发送出去并且已经得到确认的帧，滑动窗口右侧是暂时还不发送的帧。落在滑动窗口中的帧，有两种情况，一是已经发送出去还没有收到确认，二是目前还没发送出去，但是马上可以发送的帧。

可以发现，收发两方的窗口通过这样规律的不断向前滑动，可以控制着数据的发送速率，实现了流量控制。