揚州大學計算機網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計模擬滑動窗口的實現(xiàn)

1、各專業(yè)全套優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計圖紙課程設(shè)計報告 課程：計算機通信與網(wǎng)絡(luò)題目：滑動窗口協(xié)議的模擬實現(xiàn) 班級： 物聯(lián)1301 學號： 131408119 姓名： 滕玲 一、 任務(wù)描述1. 深入理解計算機網(wǎng)絡(luò)中可靠傳輸?shù)膶崿F(xiàn)原理。 2. 編寫兩個程序：一個模擬提供可靠傳輸服務(wù)的發(fā)送實體；一個模擬提供可靠傳輸服務(wù)的接收實體。3. 撰寫課程設(shè)計報告二、可靠傳輸?shù)膶崿F(xiàn)原理1. 理想的數(shù)據(jù)傳輸：假定1:鏈路是理想的傳輸信道(不會出錯和丟失)假定2:不管發(fā)方以多快的速率發(fā)送數(shù)據(jù),收方總來得及收下,并及時上交主機(接收緩沖區(qū)容量無限大永不會溢出或收發(fā)速率精確相等)2.差錯控制方法=確認+重發(fā)a.為了防止數(shù)據(jù)傳輸中出錯，

2、在發(fā)送完一個分組后，必須暫時保留已發(fā)送的分組的副本，直到收到接收方的肯定確認。b.為了防止數(shù)據(jù)丟失，導(dǎo)致發(fā)送方死等，發(fā)送方在發(fā)出一個分組的同時，啟動一個計時器，如果超時還沒有收到確認，則主動重發(fā)。c.為了防止因確認丟失導(dǎo)致的重復(fù)接收，對每個協(xié)議數(shù)據(jù)單元編號，接收方通過編號判斷分組是否重復(fù)分組。 3.流量控制方法a.流量控制要求發(fā)送方根據(jù)接收方的能力調(diào)整發(fā)送速度。b.最保守的做法是每發(fā)出一個協(xié)議數(shù)據(jù)單元，僅當?shù)鹊浇邮辗降脑S可確認，再發(fā)送下一個協(xié)議數(shù)據(jù)單元。但是這樣做的話，發(fā)送效率很低。即使接收方足夠快，也要經(jīng)過兩點間傳播時延的2倍時間，才能發(fā)出去一個協(xié)議數(shù)據(jù)單元。c.可以不像上面一樣將接收方按最

3、壞情形設(shè)想，連續(xù)發(fā)送多個協(xié)議數(shù)據(jù)單元數(shù)。如果設(shè)想正確，在兩點間傳播時延的2倍時間內(nèi)，就可以發(fā)送多個協(xié)議數(shù)據(jù)單元，提高發(fā)送效率。當然，由于發(fā)出去的每個協(xié)議數(shù)據(jù)單元都有可能遇到問題需要重發(fā)，發(fā)送方必須設(shè)置多個發(fā)送緩沖區(qū)以保存副本，發(fā)送緩沖區(qū)的個數(shù)決定了發(fā)送速率。當緩沖區(qū)滿，即使有用戶請求到達，也不會發(fā)送。d.實用的可靠傳輸協(xié)議既要進行差錯控制，又要進行流量控制。流量控制的加入，給發(fā)送方實體增加了一種可能情形：當用戶發(fā)送請求到達，發(fā)送實體因為發(fā)送緩沖區(qū)滿，拒絕發(fā)送。e.滑動窗口協(xié)議實現(xiàn)了上述可靠傳輸原理。4.滑動窗口協(xié)議a.原理: 所有滑動窗口協(xié)議中,每個外出協(xié)議數(shù)據(jù)單元包含一個序號:0某一最大值,

4、如序號長度為n，最大值通常為2n-1。發(fā)送方在任何時刻，決定一個用戶請求是否被滿足的條件是是否有緩沖區(qū)存放副本。隨著數(shù)據(jù)的發(fā)送和確認的到達，已經(jīng)發(fā)出的協(xié)議數(shù)據(jù)單元和允許發(fā)送的協(xié)議數(shù)據(jù)單元的個數(shù)總等于發(fā)送緩沖區(qū)大小，并且它們的序號變化的規(guī)律如同在序號序列上滑動窗口一樣。而為了防止重復(fù)接收，接收方維持著已經(jīng)看到過的序號/期望看到的序號，隨著數(shù)據(jù)不斷到達，這個序號也不斷變化，變化的規(guī)律如同在序號序列上滑動窗口一樣。b.類型: 停等協(xié)議：發(fā)送窗口=1，接收窗口=1退后n幀協(xié)議：發(fā)送窗口1，接收窗口=1選擇重傳協(xié)議：發(fā)送窗口 1，接收窗口1三、發(fā)送方模擬程序的設(shè)計與實現(xiàn)swpstate1.head=nu

5、ll; /變量初始值為空swpstate1.sendq=sendq_rear=(structsendq_slot*)malloc(sizeof(structsendq_slot);if(!swpstate1.sendq) exit(1);sendq_rear-next=null;printf(請輸入窗口大?。?;scanf(%ld,&swpstate1.sws); /輸入窗口大小swpstate1.rws=swpstate1.sws; /把窗口大小的值賦給變量if (swpstate1.sws0) printf(請輸入第一幀的序列號：); scanf(%ld,&swpstate1.hdr.se

6、qnum); /輸入第一幀序列號swpstate1.nfe=swpstate1.hdr.seqnum; /把第一幀的值放進緩沖池內(nèi)sendp=(struct sendq_slot*) malloc (size of(struct sendq_slot); if(!sendp) exit(1);sendp-msg=swpstate1.hdr.seqnum;sendp-timeout=1;sendp-next=null;sendq_rear-next=sendp;sendq_rear=sendp;-swpstate1.sws;swpstate1.lfs=swpstate1.hdr.seqnum;

7、/最近發(fā)送的幀取值swpstate1.lar=swpstate1.hdr.seqnum; /最近收到的確認幀取值dowhile(swpstate1.sws0) /當窗口大小大于0時，執(zhí)行以下的循環(huán)sendp=(struct sendq_slot*)malloc(sizeof(struct sendq_slot); if(!sendp) exit(1); sendp-msg=swpstate1.lfs+1; /如果輸入的幀序號大于之前幀序號，那么窗口向前滑動 sendp-timeout=1; /時延為1 sendp-next=null; sendq_rear-next=sendp; sendq_

8、rear=sendp; -swpstate1.sws; +swpstate1.lfs;swpstate1.hdr.acknum=0; /ack清空swpstate1.hdr.flags=0; /存儲緩沖池清空printf(最近收到的ack的幀序號：%ldn,swpstate1.lar); /輸出最近收到的ack幀序號printf(最近發(fā)送的幀序號（發(fā)送新幀后）：%ldn,swpstate1.lfs);/輸出最近發(fā)送幀序號四、接收方模擬程序的設(shè)計與實現(xiàn)1. 接收方的接收原則從總體上看是先判斷輸入的數(shù)據(jù)幀是否在接收范圍之內(nèi)，若是，則繼續(xù)判斷是否符合其他接收條件；若不是，則馬上丟棄該數(shù)據(jù)幀，不再進行

9、其他條件的判斷。struct sendq_slot *sendq_rear,*sendp,*p3,*p4; /設(shè)定變量struct recvq_slot *recvp,*recvq_rear,*p1,*p2; if(swpstate1.hdr.flags=0) /上次輸入的數(shù)據(jù)幀被放置在緩存區(qū)，輸入?yún)^(qū)被清空 do /如果繼續(xù)接收數(shù)據(jù)幀則實施下面循環(huán) printf(請輸入收到的數(shù)據(jù)幀號：); scanf(%ld,&a); if(a=swpstate1.nfe&anext=null; swpstate1.head=recvp; else if(swpstate1.head!=null) recvp

10、=(struct recvq_slot*)malloc(sizeof(struct recvq_slot); recvp-next=null; recvq_rear-next=recvp; recvq_rear=recvp; else printf(所輸數(shù)據(jù)不在接收窗口內(nèi)！); break; /跳出該循環(huán) 2. 若輸入數(shù)據(jù)幀在接收范圍內(nèi)則繼續(xù)判斷并進行以下循環(huán)。 recvp-msg=a; if(recvp-msg=swpstate1.nfe) /是否放入緩存判斷 recvp-received=1; else recvp-received=0; -swpstate1.rws; if(recvp-

11、received=1) /數(shù)據(jù)幀被接收，則進行下面語句 a=a-1; do a=a+1; if(swpstate1.head=null) break; p1=swpstate1.head; flag=0; while(a!=p1-msg)&(p1-next!=null) p2=p1;p1=p1-next; if(a=p1-msg) flag=1; if(p1=swpstate1.head) swpstate1.head=swpstate1.head-next; else p2-next=p1-next; swpstate1.nfe=a+1; swpstate1.hdr.acknum=a+1;

12、swpstate1.hdr.flags=1; while(flag=1); printf(ack號（期待的下一幀的序號）：%ldn,swpstate1.nfe); printf(沒按序接受的序號:n); p1=swpstate1.head; while(p1!=null) printf(%ldt,p1-msg); p1=p1-next; 3. 當接收完一個數(shù)據(jù)幀時，我們可以選擇終止下面的繼續(xù)接收，也可以選擇繼續(xù)接收。如果繼續(xù)接收，那么程序跳到判斷循環(huán)，繼續(xù)判斷是否接收下一個數(shù)據(jù)幀，原理與上面相當。while(swpstate1.rws0)&(b=1); if(swpstate1.hdr.fla

13、gs=1) p3=swpstate1.sendq-next; flag=0; while(swpstate1.hdr.acknum)!=p3-msg&p3-next!=null) p4=p3;p3=p3-next; if(swpstate1.hdr.acknum=p3-msg) flag=1; if(p3-msg=swpstate1.sendq-next-msg) swpstate1.sendq-next=p3; else swpstate1.sendq-next=p3; swpstate1.sws=swpstate1.sws+(swpstate1.sendq-next-msg-swpstat

14、e1.lar); swpstate1.lar=swpstate1.sendq-next-msg; swpstate1.hdr.seqnum=swpstate1.hdr.acknum; printf(最近收到的ack的幀序號（收到ack后）：%ldn,swpstate1.lar); printf(最近發(fā)送的幀序號（此時還未發(fā)送新的數(shù)據(jù)）：%ldn,swpstate1.lfs); 五、總結(jié)1. 程序改進與完善該滑動窗口協(xié)議模擬程序還有進一步完善的余地，例如可以對以下一些地方進行改進：a. 改模擬程序通過命令行來實行，缺少形象直觀的界面，希望日后可以設(shè)計比較簡單明了的界面來展示程序的主要模擬功能。b

15、. 現(xiàn)在我們模擬的只是一些用序號代名的簡單的幀，建議可以改善程序，使該系統(tǒng)可以模擬更接近真實的數(shù)據(jù)幀。這樣可以聯(lián)系實際更直觀地去驗證滑動窗口協(xié)議。c. 整體來說，滑動窗口在實驗中是固定的，這樣便于處理幀號和ack的確認以及存儲。但建議可以在日后改進使其變成動態(tài)的。2. 設(shè)計總結(jié)以上為我所設(shè)計的滑動窗口模擬程序。在程序設(shè)計時，我首先了解了其相關(guān)原理并且參考了很多與此有關(guān)的書籍。例如，李建中和張冬冬的滑動窗口規(guī)模的動態(tài)調(diào)整算法，王栩、李建中、王偉平的基于滑動窗口的數(shù)據(jù)流壓縮技術(shù)及連續(xù)查詢處理方法等等。與此同時我還向同學請教了很多問題，它經(jīng)過多次修改和整理，可以基本實現(xiàn)所需功能，但因為水平有限，此程

16、序中也存在一定的問題，這需要以后更進一步的改進。我希望通過本次的課程設(shè)計能夠端正我的學習態(tài)度，鍛煉我的文字表達和語言表達能力，提高我的動手實踐能力。附源程序：#include #include #include main() struct swphdr unsigned long seqnum; unsigned long acknum; unsigned short flags; /*flag=0表示這是一個數(shù)據(jù)幀，flag=1表示這是一個ack幀*/ ; struct sendq_slot unsigned short timeout;/*1時表示計時啟動，0時表示已收到確認*/ unsi

17、gned long msg; struct sendq_slot *next; ; struct recvq_slot unsigned short received;/*1表示順序接收，0表示錯序接受*/ unsigned long msg; struct recvq_slot *next; ; struct swpstate unsigned long lar; unsigned long lfs; unsigned long sws; struct swphdr hdr; unsigned long rws; struct sendq_slot *sendq; unsigned long

18、 nfe; struct recvq_slot *head; swpstate1; unsigned long a; int flag,b; /*發(fā)送*/ struct sendq_slot *sendq_rear,*sendp,*p3,*p4; struct recvq_slot *recvp,*recvq_rear,*p1,*p2; swpstate1.head=null; swpstate1.sendq=sendq_rear=(struct sendq_slot*)malloc(sizeof(struct sendq_slot); if(!swpstate1.sendq) exit(1)

19、; sendq_rear-next=null; printf(請輸入窗口大?。?; scanf(%ld,&swpstate1.sws); swpstate1.rws=swpstate1.sws; if (swpstate1.sws0) printf(請輸入第一幀的序列號：); scanf(%ld,&swpstate1.hdr.seqnum); swpstate1.nfe=swpstate1.hdr.seqnum; sendp=(struct sendq_slot*)malloc(sizeof(struct sendq_slot); if(!sendp) exit(1); sendp-msg=s

20、wpstate1.hdr.seqnum; sendp-timeout=1; sendp-next=null; sendq_rear-next=sendp; sendq_rear=sendp; -swpstate1.sws; swpstate1.lfs=swpstate1.hdr.seqnum; swpstate1.lar=swpstate1.hdr.seqnum; do while(swpstate1.sws0) sendp=(struct sendq_slot*)malloc(sizeof(struct sendq_slot); if(!sendp) exit(1); sendp-msg=s

21、wpstate1.lfs+1; sendp-timeout=1; sendp-next=null; sendq_rear-next=sendp; sendq_rear=sendp; -swpstate1.sws; +swpstate1.lfs; swpstate1.hdr.acknum=0; swpstate1.hdr.flags=0; printf(最近收到的ack的幀序號：%ldn,swpstate1.lar); printf(最近發(fā)送的幀序號（發(fā)送新幀后）：%ldn,swpstate1.lfs); /*接收*/ if(swpstate1.hdr.flags=0) do printf(請輸

22、入收到的數(shù)據(jù)幀號：); scanf(%ld,&a); if(a=swpstate1.nfe&anext=null; swpstate1.head=recvp; else if(swpstate1.head!=null) recvp=(struct recvq_slot*)malloc(sizeof(struct recvq_slot); recvp-next=null; recvq_rear-next=recvp; recvq_rear=recvp; else printf(所輸數(shù)據(jù)不在接收窗口內(nèi)！); break; recvp-msg=a; if(recvp-msg=swpstate1.nf

23、e) recvp-received=1; else recvp-received=0; -swpstate1.rws; if(recvp-received=1) a=a-1; do a=a+1; if(swpstate1.head=null) break; p1=swpstate1.head; flag=0; while(a!=p1-msg)&(p1-next!=null) p2=p1;p1=p1-next; if(a=p1-msg) flag=1; if(p1=swpstate1.head) swpstate1.head=swpstate1.head-next; else p2-next=p1-next; swpstate1.nfe=a+1; swpstate1.hdr.acknum=a+1; swpstate1.hdr.flags=1; while(flag=1); printf(ack號（期