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-1-实验一滑动窗口协议实验实验目的:在NetRiver实验系统中,用C语言实现滑动窗口协议中的1比特滑动窗口协议和后退N帧协议,理解滑动窗口协议实验原理和说明:(1).窗口机制滑动窗口协议的基本原理就是在任意时刻,发送方都维持了一个连续的允许发送的帧的序号,称为发送窗口;同时,接收方也维持了一个连续的允许接收的帧的序号,称为接收窗口。发送窗口和接收窗口的序号的上下界不一定要一样,甚至大小也可以不同。不同的滑动窗口协议窗口大小一般不同。发送方窗口内的序列号代表了那些已经被发送,但是还没有被确认的帧,或者是那些可以被发送的帧。下面举一个例子(假设发送窗口尺寸为2,接收窗口尺寸为1):分析:①初始态,发送方没有帧发出,发送窗口前后沿相重合。接收方0号窗口打开,等待接收0号帧;②发送方打开0号窗口,表示已发出0帧但尚确认返回信息。此时接收窗口状态不变;③发送方打开0、1号窗口,表示0、1号帧均在等待确认之列。至此,发送方打开的窗口数已达规定限度,在未收到新的确认返回帧之前,发送方将暂停发送新的数据帧。接收窗口此时状态仍未变;④接收方已收到0号帧,0号窗口关闭,1号窗口打开,表示准备接收1号帧。此时发送窗口状态不变;⑤发送方收到接收方发来的0号帧确认返回信息,关闭0号窗口,表示从重发表中删除0号帧。此时接收窗口状态仍不变;⑥发送方继续发送2号帧,2号窗口打开,表示2号帧也纳入待确认之列。至此,发送方打开的窗口又已达规定限度,在未收到新的确认返回帧之前,发送方将暂停发送新的数据帧,此时接收窗口状态仍不变;⑦接收方已收到1号帧,1号窗口关闭,2号窗口打开,表示准备接收2号帧。此时发送窗口状态不变;⑧发送方收到接收方发来的1号帧收毕的确认信息,关闭1号窗口,表示从重发表中删除1号帧。此时接收窗口状态仍不变。若从滑动窗口的观点来统一看待1比特滑动窗口、后退n及选择重传三种协议,它们的差别仅在于各自窗口尺寸的大小不同而已。1比特滑动窗口协议:发送窗口=1,接收窗口=1;后退n协议:发窗口1,接收窗口1;选择重传协议:发送窗口1,接收窗口1。(2).1比特滑动窗口协议-2-当发送窗口和接收窗口的大小固定为1时,滑动窗口协议退化为停等协议(stop-and-wait)。该协议规定发送方每发送一帧后就要停下来,等待接收方已正确接收的确认(acknowledgement)返回后才能继续发送下一帧。由于接收方需要判断接收到的帧是新发的帧还是重新发送的帧,因此发送方要为每一个帧加一个序号。由于停等协议规定只有一帧完全发送成功后才能发送新的帧,因而只用一比特来编号就够了。其发送方和接收方运行的流程图如图所示。(3).后退n协议由于停等协议要为每一个帧进行确认后才继续发送下一帧,大大降低了信道利用率,因此又提出了后退n协议。后退n协议中,发送方在发完一个数据帧后,不停下来等待应答帧,而是连续发送若干个数据帧,即使在连续发送过程中收到了接收方发来的应答帧,也可以继续发送。且发送方在每发送完一个数据帧时都要设置超时定时器。只要在所设置的超时时间内仍收到确认帧,就要重发相应的数据帧。如:当发送方发送了N个帧后,若发现该N帧的前一个帧在计时器超时后仍未返回其确认信息,则该帧被判为出错或丢失,此时发送方就不得不重新发送出错帧及其后的N帧。-3-从这里不难看出,后退n协议一方面因连续发送数据帧而提高了效率,但另一方面,在重传时又必须把原来已正确传送过的数据帧进行重传(仅因这些数据帧之前有一个数据帧出了错),这种做法又使传送效率降低。由此可见,若传输信道的传输质量很差因而误码率较大时,连续测协议不一定优于停止等待协议。此协议中的发送窗口的大小为k,接收窗口仍是1。(4).选择重传协议在后退n协议中,接收方若发现错误帧就不再接收后续的帧,即使是正确到达的帧,这显然是一种浪费。另一种效率更高的策略是当接收方发现某帧出错后,其后继续送来的正确的帧虽然不能立即递交给接收方的高层,但接收方仍可收下来,存放在一个缓冲区中,同时要求发送方重新传送出错的那一帧。一旦收到重新传来的帧后,就可以原已存于缓冲区中的其余帧一并按正确的顺序递交高层。这种方法称为选择重发(SELECTICEREPEAT),其工作过程如图所示。显然,选择重发减少了浪费,但要求接收方有足够大的缓冲区空间。实验代码以及代码说明:实现代码如下:#includesysinclude.h#includedequeusingstd::deque;usingstd::cout;usingstd::endl;usingnamespacestd;externvoidSendFRAMEPacket(unsignedchar*pData,unsignedintlen);-4-#defineWINDOW_SIZE_STOP_WAIT1#defineWINDOW_SIZE_BACK_N_FRAME4/*themaxwindowssize*/typedefenum{data,ack,nak}frame_kind;/*definethestructureofframeandframehead*/typedefstructframe_head{frame_kindkind;unsignedintseq;unsignedintack;unsignedchardata[100];};typedefstructframe{frame_headhead;unsignedintsize;};/*definethebufferzone*/structStoreType{frame*pfrm;unsignedintsz;};dequeStoreTypemQue;dequeStoreTypemQue2;boolsendWinFull=false;intcounter=0;/**停等协议测试函数*/intstud_slide_window_stop_and_wait(char*pBuffer,intbufferSize,UINT8messageType){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);}-5-break;caseMSG_TYPE_SEND:/*prepareanewframe*/s.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.front();if(ntohl(s.pfrm-head.seq)==ack)/*receiverightackseqnumber*/{mQue.pop_front();s=mQue.front();//???????SendFRAMEPacket(((unsignedchar*)s.pfrm),s.sz);/*sendframesagain*/}}else{sendWinFull=true;/*databufferisempty*/}break;}return0;}/**回退n帧测试函数*/intstud_slide_window_back_n_frame(char*pBuffer,intbufferSize,UINT8messageType){intack;intnum;-6-intj;/*varusedinloopasnumber*/intk;StoreTypes;/*nextistochoosefromthevars*/switch(messageType){caseMSG_TYPE_TIMEOUT:num=ntohl(*(unsignedint*)pBuffer);/*datachange*/for(j=0;jmQue2.size()&&jWINDOW_SIZE_BACK_N_FRAME;j++){s=mQue2[j];if((*s.pfrm).head.seq==num)break;}for(k=j;kWINDOW_SIZE_BACK_N_FRAME&&kmQue2.size();k++){s=mQue2[k];SendFRAMEPacket((unsignedchar*)(s.pfrm),s.sz);/*resendframes*/}break;caseMSG_TYPE_SEND:s.pfrm=newframe;(*s.pfrm)=*(frame*)pBuffer;s.sz=bufferSize;mQue2.push_back(s);if(counter4){s=mQue2.back();/*sendtheNframes*/SendFRAMEPacket((unsignedchar*)(s.pfrm),s.sz);counter++;/*startthecounter*/}break;caseMSG_TYPE_RECEVE:ack=((frame*)pBuffer)-head.ack;/*receivecorrectack*/for(j=0;jWINDOW_SIZE_BACK_N_FRAME&&jmQue2.size();j++){s=mQue2[j];if(ack==(*s.pfrm).head.seq){break;}}if(jmQue2.size()&&jWINDOW_SIZE_BACK_N_FRAME){for(k=0;k=j;k++)-7-{mQue2.pop_front();counter--;/*resetcuounter*/}}k=counter;for(;kWINDOW_SIZE_BACK_N_FRAME&&kmQue2.size()&&counter4;k++){s=mQue2[k];SendFRAMEPacket((unsignedchar*)(s.pfrm),s.sz);/*continuesendframes*/counter++;}break;}return0;}/**选择性重传测试函数*/intstud_slide_window_choice_frame_resend(char*pBuffer,intbufferSize,UINT8messageType){return0;在实现1比特协议中,利用函数参数messageType传递的参数MSG_TYPE_TIMEOUT,MSG_TYPE_SEND和MSG_TYPE_RECEIVE,因此在函数主体中用switch进行分类,对应不同参数下的函数响应。首先定义帧头、帧的结构,定义一个缓冲区,然后利用缓冲区的数据组装帧并调用发送函数发送组好的帧。然后利用返回的MessageType参数实现分类。在收到超时选项时,重新发送该帧(帧序号是ack),如果收到系统要发送帧,直接对缓冲区的帧进行发送;如果收到的是接受帧的确认号,先进行转换,然后对比看是否相同,如果相同并且缓冲区还没有空,继续发送,否则调用发送函数重发该帧。在后退N帧函数中,实现的窗口大小设置为WINDOW
本文标题:滑动窗口协议实验SWP
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