《計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)》實(shí)驗(yàn)

計(jì)算機(jī)通信課程實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)一、二：通信協(xié)議原理實(shí)驗(yàn)主要內(nèi)容實(shí)驗(yàn)要求目標(biāo)和準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)環(huán)境實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)內(nèi)容通信模擬軟件的使用編解碼軟件的使用1.實(shí)驗(yàn)要求目標(biāo)在通信模擬實(shí)驗(yàn)軟件模擬的bit流信道上設(shè)計(jì)一個(gè)通信協(xié)議，具有成幀、編解碼、差錯(cuò)控制和流量控制功能使用設(shè)計(jì)的通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)一段文本信息的傳輸通過(guò)本實(shí)驗(yàn)體會(huì)并掌握通信過(guò)程中的一些設(shè)計(jì)問(wèn)題和設(shè)計(jì)方法實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備分組，填寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告中的實(shí)驗(yàn)小組及其成員記錄組內(nèi)成員設(shè)計(jì)將在實(shí)驗(yàn)中使用的通信協(xié)議，成幀方法和編解碼方法，填寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告中的通信協(xié)議設(shè)計(jì)內(nèi)容記錄實(shí)驗(yàn)環(huán)境通信模擬軟件在兩臺(tái)通過(guò)局域網(wǎng)（以太網(wǎng)）連接的計(jì)算機(jī)之間模擬實(shí)現(xiàn)一條二進(jìn)制比特流傳輸信道B方2～3人A方2～3人實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)（Ethernet）Bit流傳輸信道通信模擬軟件的主界面通信模擬軟件為實(shí)驗(yàn)者提供二進(jìn)制數(shù)據(jù)收發(fā)窗口通信模擬軟件的功能在局域網(wǎng)內(nèi)根據(jù)實(shí)驗(yàn)小組名建立通信傳輸信道傳輸二進(jìn)制比特流，用“0101”比特流模擬信道空閑狀態(tài)軟件的發(fā)送窗口一次只能填入250比特?cái)?shù)據(jù)，相當(dāng)于信道發(fā)送機(jī)的發(fā)送能力接收時(shí)如果提取數(shù)據(jù)速度太慢，會(huì)造成接收緩沖區(qū)溢出，相當(dāng)于信道接收機(jī)的緩沖能力軟件的接收窗口一次只能顯示250比特，相當(dāng)于信道接收機(jī)的處理能力軟件執(zhí)行窗口的底部提供本軟件的執(zhí)行狀態(tài)信息，可輔助實(shí)驗(yàn)者了解信道和實(shí)驗(yàn)完成情況實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)內(nèi)容小組成員之間需要協(xié)調(diào)各自的分工，如一個(gè)同學(xué)操作軟件，一個(gè)編碼，一個(gè)解碼。小組討論制定一個(gè)成幀方式，以便接收方正確解碼4.通信模擬軟件的使用建立連接發(fā)送數(shù)據(jù)編碼成幀接收數(shù)據(jù)幀同步、識(shí)別解碼實(shí)驗(yàn)日志4.1建立連接：通過(guò)組名建立通過(guò)在實(shí)驗(yàn)軟件中設(shè)置相同的組名，同一小組的兩臺(tái)計(jì)算機(jī)之間方能建立通信關(guān)系組名沖突實(shí)驗(yàn)軟件模擬的是點(diǎn)到點(diǎn)信道，如果多個(gè)小組取相同名字，則它們都無(wú)法建立通信關(guān)系出現(xiàn)這種現(xiàn)象時(shí)，可通過(guò)點(diǎn)擊重新取名按鈕，重新取名建立連接成功當(dāng)實(shí)驗(yàn)軟件通過(guò)檢查組名廣播，找到另外半組的計(jì)算機(jī)時(shí)：軟件界面上的“開(kāi)始實(shí)驗(yàn)”鍵將從失效狀態(tài)轉(zhuǎn)為有效狀態(tài)主界面的狀態(tài)欄顯示“小組已建立，可以開(kāi)始實(shí)驗(yàn)”的信息開(kāi)始實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)者點(diǎn)擊“開(kāi)始實(shí)驗(yàn)”按鈕后，實(shí)驗(yàn)軟件彈出窗口提示實(shí)驗(yàn)者：Linksetup點(diǎn)擊“確定”后，實(shí)驗(yàn)者可以在模擬bit流信道上發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)“開(kāi)始實(shí)驗(yàn)”按鈕失效“重新取名”按鈕改名為“停止實(shí)驗(yàn)”按鈕“發(fā)送數(shù)據(jù)”和“提取數(shù)據(jù)”按鈕生效4.2發(fā)送數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)者一次可以在發(fā)送窗口內(nèi)填入不超過(guò)250比特的數(shù)據(jù)——模擬信道發(fā)送機(jī)的發(fā)送能力點(diǎn)擊發(fā)送按鈕后，發(fā)送窗口內(nèi)的數(shù)據(jù)將立即被發(fā)送給接收方，同時(shí)發(fā)送窗口自動(dòng)清空實(shí)驗(yàn)者不能在發(fā)送窗口內(nèi)填入除01外的其它數(shù)據(jù)4.3接收數(shù)據(jù)每次實(shí)驗(yàn)者點(diǎn)擊“提取數(shù)據(jù)”按鈕，在接收窗口就會(huì)出現(xiàn)接收到的二進(jìn)制比特流如果發(fā)送方?jīng)]有發(fā)送數(shù)據(jù)，接收窗口內(nèi)是有規(guī)律的0101串，模擬信道可能正在時(shí)鐘同步接收數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)者提取數(shù)據(jù)時(shí)將發(fā)現(xiàn)對(duì)方發(fā)送的數(shù)據(jù)夾在0101串中這是軟件模擬真實(shí)信道狀態(tài)的結(jié)果實(shí)驗(yàn)者必須考慮如何成幀，以正確提取數(shù)據(jù)信道誤碼實(shí)驗(yàn)軟件模擬信道誤碼是通過(guò)在發(fā)送時(shí)加錯(cuò)誤位和接收時(shí)加錯(cuò)誤位來(lái)得到，雖然真實(shí)的信道誤碼不主要由接收機(jī)或發(fā)送機(jī)產(chǎn)生，但軟件模擬后的結(jié)果與真實(shí)信道相同發(fā)送誤碼根據(jù)概率計(jì)算本次發(fā)送是否出現(xiàn)誤碼，如果應(yīng)該出現(xiàn)誤碼則將發(fā)送數(shù)據(jù)的一位設(shè)置為錯(cuò)誤接收誤碼根據(jù)概率計(jì)算本次提取數(shù)據(jù)時(shí)是否出現(xiàn)誤碼，如果應(yīng)該出現(xiàn)誤碼則將提取的數(shù)據(jù)中某位設(shè)置為錯(cuò)誤誤碼率信道誤碼實(shí)驗(yàn)者可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)軟件主界面右下角的“配置”按鈕調(diào)整實(shí)驗(yàn)軟件模擬的信道差錯(cuò)率，從0％（無(wú)錯(cuò)）到100％（一定有錯(cuò)），默認(rèn)值為10％。發(fā)送方的差錯(cuò)率是發(fā)送方發(fā)送這一幀時(shí)的出錯(cuò)概率；接收方的差錯(cuò)率是提取一個(gè)窗口數(shù)據(jù)時(shí)的出錯(cuò)概率發(fā)送誤碼接收方被淹沒(méi)接收方的接收緩沖區(qū)大小有限大概相當(dāng)于2個(gè)接收窗口大小如果接收方點(diǎn)擊“提取數(shù)據(jù)”按鈕的速率較慢（即模擬接收機(jī)處理速度較慢），發(fā)送方多次發(fā)送很容易造成接收方緩沖溢出實(shí)驗(yàn)軟件不提示緩沖區(qū)溢出實(shí)驗(yàn)者需要通過(guò)一定的流量控制手段或協(xié)議進(jìn)行流量控制，防止接收方被淹沒(méi)4.6實(shí)驗(yàn)日志記錄實(shí)驗(yàn)者的所有動(dòng)作發(fā)送的數(shù)據(jù)接收的數(shù)據(jù)文件名Datarecd.log作用重建實(shí)驗(yàn)過(guò)程查找失敗或錯(cuò)誤的原因5、差錯(cuò)控制和流量控制協(xié)議原理停等協(xié)議回退N協(xié)議選擇性重傳協(xié)議滑動(dòng)窗口協(xié)議停等協(xié)議原理（Stopandwait）核心思想發(fā)送方在完成一幀數(shù)據(jù)的發(fā)送后，等到接收方應(yīng)答后再繼續(xù)傳輸下一幀的方式差錯(cuò)控制根據(jù)接收方的應(yīng)答，決定是否重傳如果接收拒絕，重傳如果接收方根本沒(méi)有收到，或者應(yīng)答丟了發(fā)送定時(shí)重傳給幀編序號(hào)停等協(xié)議原理0ACK1ACK（a）00（b）ACKx00（c）ACKxACKTT00（d）ACKxNAK00（e）ACKTACKR00（f）過(guò)早超時(shí)造成錯(cuò)誤ACKT1x0E全雙工信道確認(rèn)幀需要序號(hào)RACK0ACK0幀丟失確認(rèn)丟失幀錯(cuò)誤過(guò)早超時(shí)101滑動(dòng)窗口協(xié)議核心思想解決收發(fā)雙方的緩沖區(qū)設(shè)置問(wèn)題發(fā)送窗口：發(fā)送方設(shè)置一個(gè)發(fā)送窗口，在窗口內(nèi)的數(shù)據(jù)才能連續(xù)發(fā)送，窗口外的數(shù)據(jù)不能發(fā)送接收窗口：接收方設(shè)置一個(gè)接收窗口，只接收窗口內(nèi)的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行應(yīng)答。窗口的滑動(dòng)發(fā)送窗口：在收到窗口內(nèi)數(shù)據(jù)的確認(rèn)時(shí)滑動(dòng)到該幀的下一幀接收窗口：高層取走一幀，就向后移動(dòng)窗口滑動(dòng)窗口協(xié)議（圖形化）012345670123456701……幀序號(hào)窗口上限窗口下限窗口最后一個(gè)收到確認(rèn)的幀最后一個(gè)發(fā)送的幀等待發(fā)送的幀收到確認(rèn)，窗口向后移動(dòng)012345670123456701……發(fā)送方最后一個(gè)上層取走的幀最后確認(rèn)的幀等待接收的幀上層取走一幀，窗口向后移動(dòng)接收方回退N協(xié)議（Go_BackN）核心思想為提高發(fā)送方效率，讓發(fā)送方不需等待應(yīng)答，可以連續(xù)發(fā)送多個(gè)幀差錯(cuò)處理接收方發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤的幀進(jìn)行拒絕不應(yīng)答發(fā)送方收到拒絕幀或超時(shí)從沒(méi)有收到應(yīng)答的幀開(kāi)始重新傳輸Go_Back_NGo_Back_N012345678910111213140123RR(1)RR(2)RR(3)RR(4)RR(5)RR(6)RR(7)RR(8)RR(9)RR(10)RR(11)RR(12)RR(13)RR(14)RR(15)RR(0)RR(1)SenderReceiver沒(méi)有錯(cuò)誤時(shí)發(fā)送方效率很高01234567896789101112RR(1)RR(2)RR(3)RR(4)RR(5)RR(6)REJ(6)REJ(6)REJ(6)RR(7)RR(8)RR(9)RR(10)RR(11)RR(12)RR(13)出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，會(huì)浪費(fèi)信道期望接收的下一幀選擇性重傳協(xié)議核心思想為避免發(fā)送方重傳時(shí)，重復(fù)傳輸那些正確接收的幀，讓發(fā)送方只重傳錯(cuò)誤的幀。01234567891061112RR(1)RR(2)RR(3)RR(4)RR(5)RR(6)REJ(6)REJ(6)REJ(6)REJ(6)RR(11)RR(12)RR(13)問(wèn)題：發(fā)方的緩沖區(qū)要多大才夠？才能回頭找到？問(wèn)題：收方的緩沖區(qū)要多大才夠？對(duì)11之前的所有幀的確認(rèn)6.編解碼軟件的使用編碼軟件（code.exe）解碼軟件（decode.exe）編碼功能實(shí)現(xiàn)十進(jìn)制數(shù)、十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為指定位數(shù)的二進(jìn)制碼流。方便實(shí)驗(yàn)者進(jìn)行數(shù)據(jù)進(jìn)制的轉(zhuǎn)換如何從信息編碼為數(shù)據(jù)，則由實(shí)驗(yàn)者自行考慮解碼軟件功能實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制流按照指定位數(shù)切分為多個(gè)數(shù)據(jù)，并得到數(shù)據(jù)的十進(jìn)制和十六進(jìn)制數(shù)據(jù)表示形式。實(shí)驗(yàn)者可直接將信道模擬軟件收到的數(shù)據(jù)拷貝到解碼窗中，進(jìn)行解碼數(shù)據(jù)表示的信息內(nèi)容由實(shí)驗(yàn)者自行考慮Attention嚴(yán)禁設(shè)置任何計(jì)算機(jī)賬號(hào)和密碼，保持室內(nèi)清潔在文件管理器的地址欄輸入ftp://53,將“pub\計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)(余)”目錄內(nèi)的文件copy到本機(jī)Ｅ盤(pán)后，在本機(jī)運(yùn)行實(shí)驗(yàn)軟件注意：計(jì)算機(jī)重啟會(huì)自動(dòng)刪除放入Ｃ盤(pán)中的文件將收、發(fā)差錯(cuò)率設(shè)為2%，按小組設(shè)計(jì)的協(xié)議簡(jiǎn)化版（無(wú)差錯(cuò)校驗(yàn)和重傳、流量控制），完成第一張紙條內(nèi)容的收發(fā)。將收、發(fā)差錯(cuò)率設(shè)為20%，按小組設(shè)計(jì)的完整協(xié)議完整版（有差錯(cuò)校驗(yàn)和重傳、流量控制），完成第二張紙條內(nèi)容的收發(fā)。記錄下每次收發(fā)的內(nèi)容和對(duì)應(yīng)的bit流Attention做完實(shí)驗(yàn)后各小組上交填好的實(shí)驗(yàn)信息條將