自动重复请求（通常缩写为 ARQ）是一种数据传输中的错误控制协议。通过利用错误检测码和确认，ARQ 协议可以保证无错误数据传输，确保接收方获得发送方传输的数据的准确副本。
自动重复请求的起源和早期历史
自动重复请求的根源可以追溯到 19 世纪电报的早期。电报操作员会手动请求重新传输不清楚或混乱的消息。然而，第一次提到类似于 ARQ 的自动化系统是在 A. Harry Nyquist 于 1924 年申请的“电报重复系统”专利中。
随着 20 世纪数字数据通信的出现，ARQ 协议的开发和改进开始迅速增加。这个时代最重大的飞跃可能是 20 世纪 60 年代引入的循环冗余校验 (CRC)，这是一种错误检测编码方案，在现代 ARQ 实现中仍然广泛使用。
自动重复请求的本质
自动重复请求是数据通信系统的基础，可确保传输过程中数据的完整性。为实现这一点，ARQ 协议包含三种主要机制：错误检测、确认和重传。
在 ARQ 系统中，发送方将错误检测代码（如 CRC）附加到传出数据。接收方收到后，使用相同的错误检测算法来验证数据。如果数据没有错误，接收方会向发送方发送确认。如果检测到错误，接收方会发送否定确认 (NAK)，或者在某些情况下保持沉默，提示发送方重新传输数据。
自动重复请求背后的机制
ARQ 协议通常遵循上述原则，但在处理具体情况时有所不同。ARQ 设计中的一些注意事项包括：
- 什么会触发重传？
- 如何处理乱序的数据包？
- 如何优化系统的效率和吞吐量？
处理这些情况的精确规则定义了 ARQ 协议的行为和性能特征。例如，协议如何响应多次失败的传输可能会影响其在嘈杂或不可靠的通信环境中的可靠性。
自动重复请求的主要特点
ARQ 协议的显著特点包括：
- 无差错数据传输：ARQ 协议可以保证接收方获得发送方传输的数据的准确副本。
- 适应性：ARQ 可以适应通信信道中不同程度的噪声和错误率。
- 效率：通过仅重新传输错误的数据，ARQ 避免在不必要的传输上浪费带宽。
自动重复请求的类型
数据通信系统中通常使用三种类型的ARQ协议：
- 停止等待 ARQ：ARQ 的最简单形式，发送方在每次传输后都会停止并等待确认。如果在一定超时时间内未收到确认，则发送方将重新传输数据。
- 后退 N ARQ：在这种方法中，发送方可以传输一系列数据包而无需等待确认，但要达到一定限制 (N)。如果检测到错误，发送方将“后退”并从该点开始重新传输所有数据包。
- 选择性重复 ARQ：选择性重复 ARQ 是对 Go-Back-N 的改进，它允许接收器接受无序数据包并请求仅重新传输错误的数据包。
实际应用和挑战
ARQ 协议几乎应用于数字数据通信的各个方面，包括蜂窝网络、Wi-Fi、卫星通信和互联网上的文件传输。
然而，使用 ARQ 并非没有挑战。例如，错误检测和确认所需的额外数据可能会减少可用带宽。此外，重传带来的延迟可能会影响 VoIP 和视频流等实时通信应用。
与其他错误控制协议的比较
除了ARQ之外，数据通信中还使用另外两种主要的错误控制协议：
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前向纠错 (FEC)：FEC 以允许接收器纠正有限数量的错误的方式对数据进行编码。与 ARQ 不同，FEC 不需要重新传输数据，但它需要更多带宽来存储额外的纠错码。
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混合 ARQ (HARQ)：HARQ 结合了 ARQ 和 FEC 的元素。如果收到的数据包有错误，HARQ 首先尝试使用 FEC 纠正错误。如果失败，则返回请求重传的 ARQ 机制。
未来前景和技术
随着数据通信技术的不断发展，ARQ 协议也在不断完善和优化。例如，为新 5G 网络设计的协议使用了复杂的 HARQ 方案，可以实时适应通信信道的状况，从而最大限度地提高数据吞吐量并最大限度地减少延迟。
此外，未来量子通信和计算的研究可能会产生新型错误控制协议，有可能取代或补充传统的 ARQ。
代理服务器和自动重复请求
代理服务器（例如 OneProxy 提供的代理服务器）也可以从 ARQ 协议中受益。作为客户端和互联网之间的中介，代理服务器可以使用 ARQ 来确保通过它们传输的数据的完整性。例如，如果代理服务器由于网络拥塞、数据包丢失或其他问题而遇到错误，它可能会使用 ARQ 重新传输数据。
通过这样做，代理服务器可以提高客户端连接的可靠性，特别是在网络不稳定或不可靠的情况下。
相关链接
要进一步了解自动重复请求和相关概念，请考虑以下资源：
