滑動窗口協(xié)議的模擬

1、計算機網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計報告滑動窗口協(xié)議的模擬姓名：學(xué)號：專業(yè)：信息工程指導(dǎo)教師：2010年11月17日1 .實驗?zāi)康?2 .實驗原理33 .實驗代碼以及代碼說明54 .總結(jié)105 .參考文獻10滑動窗口協(xié)議的模擬一.實驗?zāi)康模河嬎銠C網(wǎng)絡(luò)是一項實踐教學(xué)內(nèi)容。通過本課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生掌握計算機網(wǎng)絡(luò)的的理論知識，然后通過實際動手實現(xiàn)課程設(shè)計的要求，使課堂所學(xué)能應(yīng)用到實際應(yīng)用當(dāng)中，以此來鞏固理論知識，提高解決問題，完成工程的能力。二.實驗原理：(1) .窗口機制滑動窗口協(xié)議的基本原理就是在任意時刻，發(fā)送方都維持了一個連續(xù)的允許發(fā)送的幀的序號，稱為發(fā)送窗口；同時，接收方也維持了一個連續(xù)的允許接收的幀的序號，稱

2、為接收窗口。發(fā)送窗口和接收窗口的序號的上下界不一定要一樣，甚至大小也可以不同。不同的滑動窗口協(xié)議窗口大小一般不同。發(fā)送方窗口內(nèi)的序列號代表了那些已經(jīng)被發(fā)送，但是還沒有被確認的幀，或者是那些可以被發(fā)送的幀。下面舉一個例子(假設(shè)發(fā)送窗口尺寸為2,接收窗口尺寸為1):發(fā)送h接收確認i號幀分析：初始態(tài)，發(fā)送方?jīng)]有幀發(fā)出，發(fā)送窗口前后沿相重合。接收方0號窗口打開，等待接收0號幀；發(fā)送方打開0號窗口，表示已發(fā)出0幀但尚確認返回信息。此時接收窗口狀態(tài)不變；發(fā)送方打開0、i號窗口，表示0、i號幀均在等待確認之列。至此，發(fā)送方打開的窗口數(shù)已達規(guī)定限度，在未收到新的確認返回幀之前，發(fā)送方將暫停發(fā)送新的數(shù)據(jù)幀。接收

3、窗口此時狀態(tài)仍未變；接收方已收到0號幀，0號窗口關(guān)閉，i號窗口打開，表示準(zhǔn)備接收i號幀。此時發(fā)送窗口狀態(tài)不變；發(fā)送方收到接收方發(fā)來的0號幀確認返回信息，關(guān)閉0號窗口，表示從重發(fā)表中刪除0號幀。此時接收窗口狀態(tài)仍不變；發(fā)送方繼續(xù)發(fā)送2號幀，2號窗口打開，表示2號幀也納入待確認之列。至此，發(fā)送方打開的窗口又已達規(guī)定限度，在未收到新的確認返回幀之前，發(fā)送方將暫停發(fā)送新的數(shù)據(jù)幀，此時接收窗口狀態(tài)仍不變；接收方已收到1號幀，1號窗口關(guān)閉，2號窗口打開，表示準(zhǔn)備接收2號幀。此時發(fā)送窗口狀態(tài)不變；發(fā)送方收到接收方發(fā)來的1號幀收畢的確認信息，關(guān)閉1號窗口，表示從重發(fā)表中刪除1號幀。此時接收窗口狀態(tài)仍不變。若從

4、滑動窗口的觀點來統(tǒng)一看待1比特滑動窗口、后退n及選擇重傳三種協(xié)議，它們的差別僅在于各自窗口尺寸的大小不同而已。1比特滑動窗口協(xié)議：發(fā)送窗口=1,接收窗口=1;后退n協(xié)議：發(fā)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。(2) .1比特滑動窗口協(xié)議當(dāng)發(fā)送窗口和接收窗口的大小固定為1時，滑動窗口協(xié)議退化為停等協(xié)議(stop-and-wait)。該協(xié)議規(guī)定發(fā)送方每發(fā)送一幀后就要停下來，等待接收方已正確接收的確認(acknowledgement)返回后才能繼續(xù)發(fā)送下一幀。由于接收方需要判斷接收到的幀是新發(fā)的幀還是重新發(fā)送的幀，因此發(fā)送方要為每一個幀加一個序號

5、。由于停等協(xié)議規(guī)定只有一幀其發(fā)送方和接收方運行的完全發(fā)送成功后才能發(fā)送新的幀,流程圖如圖所示。因而只用一比特來編號就夠了。接收方發(fā)送方。一發(fā)送頓號0一期特偵號一發(fā)送頊號.后退n協(xié)議由于停等協(xié)議要為每一個幀進行確認后才繼續(xù)發(fā)送下一幀，大大降低了信道利用率，因此又提出了后退n協(xié)議。后退n協(xié)議中，發(fā)送方在發(fā)完一個數(shù)據(jù)幀后，不停下來等待應(yīng)答幀，而是連續(xù)發(fā)送若干個數(shù)據(jù)幀，即使在連續(xù)發(fā)送過程中收到了接收方發(fā)來的應(yīng)答幀，也可以繼續(xù)發(fā)送。且發(fā)送方在每發(fā)送完一個數(shù)據(jù)幀時都要設(shè)置超時定時器。只要在所設(shè)置的超時時間內(nèi)仍收到確認幀，就要重發(fā)相應(yīng)的數(shù)據(jù)幀。如：當(dāng)發(fā)送方發(fā)送了N個幀后，若發(fā)現(xiàn)該N幀的前一個幀在計時器超時后

6、仍未返回其確認信息，則該幀被判為出錯或丟失，此時發(fā)送方就不得不重新發(fā)送出錯幀及其后的N幀。從這里不難看出，后退n協(xié)議一方面因連續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)幀而提高了效率，但另一方面，在重傳時又必須把原來已正確傳送過的數(shù)據(jù)幀進行重傳(僅因這些數(shù)據(jù)幀之前有一個數(shù)據(jù)幀出了錯)，這種做法又使傳送效率降低。由此可見，若傳輸信道的傳輸質(zhì)量很差因而誤碼率較大時，連續(xù)測協(xié)議不一定優(yōu)于停止等待協(xié)議。此協(xié)議中的發(fā)送窗口的大小為k,接收窗口仍是1。(4).選擇重傳協(xié)議在后退n協(xié)議中，接收方若發(fā)現(xiàn)錯誤幀就不再接收后續(xù)的幀，即使是正確到達的幀，這顯然是一種浪費。另一種效率更高的策略是當(dāng)接收方發(fā)現(xiàn)某幀出錯后，其后繼續(xù)送來的正確的幀雖然不能

7、立即遞交給接收方的高層，但接收方仍可收下來，存放在一個緩沖區(qū)中，同時要求發(fā)送方重新傳送出錯的那一幀。一旦收到重新傳來的幀后，就可以原已存于緩沖區(qū)中的其余幀一并按正確的順序遞交高層。這種方法稱為選擇重發(fā)(SELECTICEREPEAT),其工作過程如圖所示。顯然，選擇重發(fā)減少了浪費，但要求接收方有足夠大的緩沖區(qū)空間。發(fā).送巾時接收幀三.實驗代碼以及代碼說明：實現(xiàn)代碼如下：#include"sysinclude.h"#include<deque>usingstd二deque;usingstd二cout;usingstd二endl;usingnamespacestd;

8、externvoidSendFRAMEPacket(unsignedchar*pData,unsignedintlen);#defineWINDOW_SIZE_STOP_WAIT1* defineWINDOW_SIZE_BACK_N_FRAME4/*themaxwindowssize*/typedefenumdata,ack,nakframe_kind;/*definethestructureofframeandframehead*/typedefstructframe_headframe_kindkind;unsignedintseq;unsignedintack;unsignedchard

9、ata100;typedefstructframeframe_headhead;unsignedintsize;/*definethebufferzone*/structStoreTypeframe*pfrm;unsignedintsz;deque<StoreType>mQue;deque<StoreType>mQue2;boolsendWinFull=false;intcounter=0;/* 停等協(xié)議測試函數(shù)* /intstud_slide_window_stop_and_wait(char*pBuffer,intbufferSize,UINT8messageTyp

10、e)unsignedintack;unsignedintnum;StoreTypes;/*bythemessagetypetodecide*/switch(messageType)caseMSG_TYPE_TIMEOUT:num=ntohl(*(unsignedint*)pBuffer);s=mQue.front();/*iftheseqisOK,sendit*/if(num=(*s.pfrm).head.seq)SendFRAMEPacket(unsignedchar*)(s.pfrm),s.sz);break;caseMSG_TYPE_SEND:/*prepareanewframe*/s.

11、pfrm=newframe;(*s.pfrm)=*(frame*)pBuffer;s.sz=bufferSize;mQue.push_back(s);/*sendallthedatainbuffer*/if(!sendWinFull)s=mQue.front();SendFRAMEPacket(unsignedchar*)(s.pfrm),s.sz);sendWinFull=true;break;caseMSG_TYPE_RECEIVE:/*receiveack*/ack=ntohl(frame*)pBuffer)->head.ack);if(mQue.size()!=0)s=mQue.

12、front();if(ntohl(s.pfrm->head.seq)=ack)/*receiverightackseqnumber*/mQue.pop_front();s=mQue.front();SendFRAMEPacket(unsignedchar*)s.pfrm),s.sz);/*sendframesagain*/elsesendWinFull=true;/*databufferisempty*/break;return0;/*回退n幀測試函數(shù)*/intstud_slide_window_back_n_frame(char*pBuffer,intbufferSize,UINT8m

13、essageType)intack;intnum;intj;/*varusedinloopasnumber*/intk;StoreTypes;/*nextistochoosefromthevars*/switch(messageType)caseMSG_TYPE_TIMEOUT:num=ntohl(*(unsignedint*)pBuffer);/*datachange*/for(j=0;j<mQue2.size()&&j<WINDOW_SIZE_BACK_N_FRAME;j+)s=mQue2j;if(*s.pfrm).head.seq=num)break;for(

14、k=j;k<WINDOW_SIZE_BACK_N_FRAME&&k<mQue2.size();k+)s=mQue2k;SendFRAMEPacket(unsignedchar*)(s.pfrm),s.sz);/*resendframes*/break;caseMSGTYPESEND:s.pfrm=newframe;(*s.pfrm)=*(frame*)pBuffer;s.sz=bufferSize;mQue2.push_back(s);if(counter<4)s=mQue2.back();/*sendtheNframes*/SendFRAMEPacket(u

15、nsignedchar*)(s.pfrm),s.sz);counter+;/*startthecounter*/break;caseMSIG_TYPE_RECEVE:ack=(frame*)pBuffer)->head.ack;/*receivecorrectack*/for(j=0;j<WINDOW_SIZE_BACK_N_FRAME&&j<mQue2.size();j+)s=mQue2j;if(ack=(*s.pfrm).head.seq)break;if(j<mQue2.size()&&j<WINDOW_SIZE_BACK_N

16、_FRAME)for(k=0;k<=j;k+)mQue2.pop_front();counter-;/*resetcuounter*/)k=counter;for(;k<WINDOW_SIZE_BACK_N_FRAME&&k<mQue2.size()&&counter<4;k+)(s=mQue2k;SendFRAMEPacket(unsignedchar*)(s.pfrm),s.sz);/*continuesendframes*/counter+;)break;)return0;)/*選擇性重傳測試函數(shù)*/intstud_slide_wi

17、ndow_choice_frame_resend（char*pBuffer,intbufferSize,UINT8messageType）（return0;在實現(xiàn)1比特協(xié)議中，利用函數(shù)參數(shù)messageType傳遞的參數(shù)MSG_TYPE_TIMEOUT,MSG_TYPE_SEND和MSG_TYPE_RECEIVE,因此在函數(shù)主體中用switch進行分類，對應(yīng)不同參數(shù)下的函數(shù)響應(yīng)。首先定義幀頭、幀的結(jié)構(gòu)，定義一個緩沖區(qū)，然后利用緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)組裝幀并調(diào)用發(fā)送函數(shù)發(fā)送組好的幀。然后利用返回的MessageType參數(shù)實現(xiàn)分類。在收到超時選項時，重新發(fā)送該幀（幀序號是ack）,如果收到系統(tǒng)要發(fā)送幀，直

18、接對緩沖區(qū)的幀進行發(fā)送；如果收到的是接受幀的確認號，先進行轉(zhuǎn)換，然后對比看是否相同，如果相同并且緩沖區(qū)還沒有空，繼續(xù)發(fā)送，否則調(diào)用發(fā)送函數(shù)重發(fā)該幀。在后退N幀函數(shù)中，實現(xiàn)的窗口大小設(shè)置為WINDOW_SIZE_BACK_N_FRAME4,主體實現(xiàn)框架同一比特滑動窗口，只是多了兩個計數(shù)器，分別用來記錄發(fā)出的幀的seq和收到的ack。在switch語句中，對于MessageType傳遞的參數(shù)來作出相應(yīng)的響應(yīng)：當(dāng)傳回的參數(shù)為超時時，先調(diào)用ntohl函數(shù)進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，再利用超時的幀號與窗口大小找到相應(yīng)要重傳的幀（最大幀號不超過窗口大小）；然后開始使用for循環(huán)依次發(fā)送這些幀。傳回的參數(shù)為要發(fā)送幀時，取緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)構(gòu)建新幀，然后把構(gòu)建的幀緩存，啟動計數(shù)器counter,開始發(fā)送幀，每發(fā)送一個幀，counter累加（不能超過窗口大?。?shù)為收到幀確認時，如果每一個ack號都是已經(jīng)發(fā)送的幀頭（在緩沖區(qū)里）的seq（ack=（frame*）pBuffer）->head.ack）相同，繼續(xù)發(fā)送下一組幀。發(fā)送下一組幀之前先重新編排幀號，counter也相應(yīng)重