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文檔簡介
1、福建農林大學計算機與信息學院 課程設計報告 課程名稱:計算機網(wǎng)絡 課程設計題目:停止等待協(xié)議的實現(xiàn) 姓 名: 系:計算機 專 業(yè):計算機科學與技術 年 級: 學 號: 指導教師: 職 稱: 2011 年 6 月 10 日 福建農林大學計算機與信息學院 課程設計報告結果評定 評語: 成績: 指導教師簽字: 評定日期: 目錄 1、課程設計的目的和任務 4 2、課程設計的要求 4 3、課程設計的分析與設計 4 設計任務分析 4 設計方案論證 5 詳細設計 5 3、系統(tǒng)實施 7 4、總結與體會 9 5、參考文獻 9 附錄:源代碼 11 停止等待協(xié)議的實現(xiàn) 1、課程設計的目的和任務 計算機網(wǎng)絡課程講述計
2、算機網(wǎng)絡的原理,尤其是TCP/IP協(xié)議棧的原理和應 用,是一門理論性、應用性、實踐性都比較強的課程。而此次的課程設計是在學習完 計算機網(wǎng)絡課程后進行的一次全面的綜合能力的檢驗。 計算機網(wǎng)絡的課程設計是從原理和實踐的角度,在計算機上編程模擬實現(xiàn)計算機 網(wǎng)絡的基本協(xié)議。通過本次課程設計,使我們對計算機網(wǎng)絡的原理能有更加深刻的認 識和理解,同時進一步鍛煉自己的動手能力。 在這次課程設計中,我設計的的是通過編譯語言,編程模擬實現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議 中的停止等協(xié)議。 2、課程設計的要求 通過雙方的收發(fā)數(shù)據(jù)而達到相互通信的目的。 3、課程設計的分析與設計 設計任務分析 停止等待協(xié)議是數(shù)據(jù)鏈路層的幾個協(xié)議中最簡
3、單的協(xié)議,是具有最簡單流量控 制的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議,是數(shù)據(jù)鏈路層各種協(xié)議的基礎。此課程設計是基于win sock 編程,是在VC+勺MFC界面下和控制臺下實現(xiàn)的。它采用客戶機/服務器(C/S)模 型,即發(fā)送數(shù)據(jù)的一端為客戶端,接收數(shù)據(jù)的一端為服務器端。停止等待協(xié)議就是通 過雙方的收發(fā)數(shù)據(jù)而達到相互通信的目的。 本課程設計通過編程模擬實現(xiàn)停止等待協(xié)議,隨機的發(fā)送數(shù)據(jù),通過服務器的的 接受結果和客戶端的接受結果顯示理解停止等待協(xié)議的原理,掌握其應用。 設計方案論證 當收方收到一個正確的數(shù)據(jù)幀后,便會向發(fā)方發(fā)送一個確認幀 ACK表示發(fā)送的 數(shù)據(jù)正確接收。當發(fā)方收到確認幀后才能發(fā)送一個新的數(shù)據(jù)幀,這樣就
4、實現(xiàn)了接收方 對發(fā)送方的流量控制。 由于通信線路質量各方面的影響,數(shù)據(jù)幀從發(fā)送方到接收方傳輸?shù)倪^程中可能會 出現(xiàn)差錯。為了保證數(shù)據(jù)的正確性和完整性, 接收方在收到數(shù)據(jù)后,會用一定的方法 對接收到的數(shù)據(jù)進行差錯檢驗,所以接收方很容易檢測出收到的數(shù)據(jù)幀是否出現(xiàn)差 錯。當接收方發(fā)現(xiàn)收到的數(shù)據(jù)出現(xiàn)差錯時,就會向發(fā)送方發(fā)送一個否認幀NAK表示 對方發(fā)送的數(shù)據(jù)錯誤。發(fā)送方會根據(jù)接收方發(fā)來的信息做出相應的操作。采用這樣的 有效的檢錯機制,數(shù)據(jù)鏈路層可以對上面的網(wǎng)絡層提供了可靠的傳輸?shù)姆铡?詳細設計 停止等待協(xié)議的算法如下:為了對停止等待算法有一個完整而準確的理解, 下面 給出此協(xié)議的算法。 具有最簡單流量
5、控制的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議 假定1 :鏈路是理想的傳輸信道,所傳送的任何數(shù)據(jù)既不會出差錯也不會丟失。 假定2 :不管發(fā)方以多快的速率發(fā)送數(shù)據(jù),收方總是來得及收下,并及時上交 主機。 這個假定就相當于認為:接收端向主機交付數(shù)據(jù)的速率永遠不會低于發(fā)送端發(fā)送 數(shù)據(jù)的速率。 現(xiàn)在去掉上述的第二個假定。但是,仍然保留第一個假定,即主機A向主機B 傳輸數(shù)據(jù)的信道仍然是無差錯的理想信道。 然而現(xiàn)在不能保證接收端向主機交付數(shù)據(jù) 的速率永遠不低于發(fā)送端發(fā)送數(shù)據(jù)的速率。 由收方控制發(fā)方的數(shù)據(jù)流,乃是計算機網(wǎng)絡中流量控制的一個基本方法。 簡單解釋:收方每接受到發(fā)方一幀后,回復確認幀,讓發(fā)方繼續(xù)發(fā)送下一幀,并且 收方將數(shù)據(jù)
6、幀交給上層軟件識別,出現(xiàn)錯誤就將幀丟掉 在接收結點: 等待。 (2) 若收到由發(fā)送結點發(fā)過來的數(shù)據(jù)幀, 則將其放入數(shù)據(jù)鏈路層的接收緩存。 (3) 將接收緩存中的數(shù)據(jù)幀上交主機。 (4) 向發(fā)送結點發(fā)一信息,表示數(shù)據(jù)幀已 經(jīng)上交給主機。 (5) 轉到(1) 在發(fā)送結點: (1) 從主機取一個數(shù)據(jù)幀。 (2) 將數(shù)據(jù)幀送到數(shù)據(jù)鏈路層的發(fā)送緩存。 (3) 將發(fā)送緩存中的數(shù)據(jù)幀發(fā)送出去。 (4) 等待。 (5) 若收到由接收結點發(fā)過來的信息(此信息的格式與內容可由雙方事先商定 好),則從主機取一個新的數(shù)據(jù)幀,然后轉到(2) 0 因此,在設計編程模擬實現(xiàn)停止等待協(xié)議時,因具體考慮有關幀的一些知識。 幀的
7、結構: 幀的類型幀的序號幀的確認號數(shù)據(jù)信息(可變)校驗位 幀的結構 幀的類型(frame_kind )分為數(shù)據(jù)幀(data_frame ),確認幀(ack_frame )和 否認幀(nak_frame)三種。 發(fā)送方向接收方發(fā)送數(shù)據(jù),是以幀為單位的,就稱為數(shù)據(jù)幀。它的數(shù)據(jù)信息是可 變的,但最佳的幀長為1500個字節(jié)。 接收方接收數(shù)據(jù)后,會對收到的數(shù)據(jù)幀進行差錯校驗,當數(shù)據(jù)正確時,就會向發(fā) 送方發(fā)送一個確認幀,以表示發(fā)送方發(fā)送的數(shù)據(jù)正確接收了,反之,就會向發(fā)送方發(fā) 送一個否認幀,并把這個出錯的數(shù)據(jù)幀丟棄。 幀的序號(seq): 由于采用的是單工通信,幀的結構中用的控制域也很少,這個域會隨著幀類型
8、的 不同而不同: 對數(shù)據(jù)幀來說:序號(seq)表示的是發(fā)送端發(fā)送的幀的序號。 對確認幀來說:序號(seq)表示的是接收方希望接收到的幀的序號,它表示seq 以前的各幀都已經(jīng)正確接收,希望收到序號為 seq的幀。 對否認幀來說:序號(seq)也是表示接收方希望收到的數(shù)據(jù)幀的序號,表示接 收方已經(jīng)收到序號為seq的幀,但是這個幀出現(xiàn)錯誤,希望發(fā)送方重新發(fā)送該數(shù)據(jù)幀。 停止等待協(xié)議采用的是單工通信, 接收端向發(fā)送端發(fā)送的確認幀和否認幀中沒有 數(shù)據(jù)信息,它們的數(shù)據(jù)域為空。由于是單工通信,發(fā)送方只發(fā)送數(shù)據(jù),所以發(fā)送方幀 的“幀的確認號”中并沒有包含任何的確認信息。 3、系統(tǒng)實施 此次課程設計通過C+編程
9、基本上模擬實現(xiàn)了數(shù)據(jù)鏈路層中的停止等待協(xié)議, 但 是程序中存在一定的不足,沒有能夠完全的體現(xiàn)停止等待協(xié)議的的工作原理。 在此課 程設計中,數(shù)據(jù)的發(fā)送是隨機生成的。運行結果截圖如下所示: 服務器端的運行截圖: 客戶端的運行截圖: D匚umerits arid Settings Administrator桌面智(建文件夾| -口兇 connect sticcessed Press an_9to continue 二 Jd 41 結果如下所示: 客戶端: 服務器端: 4、總結與體會 經(jīng)過這幾天的課程設計,通過查閱相關的資料和以前的學習以及和同學之間的交 流最終能夠較成功的實現(xiàn)該課程設計。停止等待協(xié)議
10、是數(shù)據(jù)鏈路層的一個重要協(xié)議, 也是計算機網(wǎng)絡中的一個重要協(xié)議。 在進行課程設計時我遇到了不少的困難, 通過同 學的幫助和查閱相關的資料,最終解決了問題,模擬實現(xiàn)了停止等待協(xié)議。 在設計過程中,剛開始時,沒有能夠實現(xiàn)客戶端和服務器的連接, 最終導致客戶 端發(fā)送數(shù)據(jù)的失敗,從而導致服務器端的接收失敗。經(jīng)過查閱相關的資料,找到了錯 誤的所在,并實現(xiàn)了停止等待協(xié)議的功能。 此外,此次課程設計中的一個難點就是客 戶端發(fā)送數(shù)據(jù)采用的是隨機函數(shù)rand()產(chǎn)生隨機發(fā)送的數(shù)據(jù)。 5、參考文獻 謝希仁計算機網(wǎng)絡電子工業(yè)出版社 附錄:源代碼 發(fā)送端:() #in elude #in elude #in elude
11、 #pragma eomme nt(lib,) #define SERVER_PORT 7300 / 偵聽端口 客戶端向服務器傳送的結構: struct BAG char packet; void main (i nt argc, char *argv) WORD wVersio nRequested; WSADATA wsaData; int ret,i,ra,data=0; SOCKET sClie nt,sListe n; struct sockaddr_i n saServer;/地址信息 struct BAG bag; char *ptr = (char *) BOOL fSucce
12、ss = TRUE; Win Sock初始化: wVersio nRequested = MAKEWORD(2, 2);/ 希望使用的 Win Sock DLL 的版本 ret = WSAStartup( wVersio nRequested, if (ret != 0) prin tf(WSAStartup() failed!n); return; 確認 Win Sock DLL支持版本: if (LOBYTE != 2 | HIBYTE( ) != 2 ) WSAClea nup(); prin tf(I nvalid Win sock vers ion!n); return; 創(chuàng)建soc
13、ket,使用TCP協(xié)議: sClie nt = socket(AFNET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP); sListen = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP); if(sClie nt = INVALID_SOCKET) WSAClea nup(); prin tf(socket() failed!n); return; 構建服務器地址信息: =AF_INET; 地址家族 =htons(SERVER_PORT);轉化為網(wǎng)絡字節(jié)序 連接服務器: ret = conn ect(sClie nt, (struct sockad
14、dr *) if (ret = SOCKET_ERROR) prin tf(c onn ect() successed!n); closesocket(sClie nt);關閉套接字 WSACIea nup(); return; 按照預定協(xié)議,客戶端將發(fā)送一個數(shù)字: for(i=97;i=104;i+) ra = ran d()%11; if(ra%5 = 1) data+=i; else data=i; =data; ret = sen d(sClie nt, (char *) ret = recv(sListen, ptr, sizeof(bag), 0); if!=i) i-; prin
15、 tf(se nd()successed!n); con ti nue; else if=i) printf(packet %d has been sent!n,i+1); closesocket(sClie nt);WSAClea nup(); 接受端(): #in clude #in clude #in elude #in elude #pragma eomme nt(lib,) #define SERVER_PORT 7300 / 偵聽端口 客戶端向服務器傳送的結構: struct BAG char packet; ; void mai n() WORD wVersio nRequest
16、ed; WSADATA wsaData; int ret, nLeft,le ngth; SOCKET sListe n, sServer; /偵聽套接字,連接套接字 struct sockaddr_i n saServer, saClie nt;地址信息 struct BAG bag; char *ptr,*pp; Win Sock初始化: wVersio nRequested = MAKEWORD(2, 2);/ 希望使用的 Win Sock DLL 的版本 ret = WSAStartup(wVersio nRequested, if (ret != 0) prin tf(WSAStar
17、tup() failed!n); return; 確認 Win Sock DLL支持版本: if (LOBYTE != 2 | HIBYTE( ) != 2 ) WSACIea nup(); prin tf(l nvalid Win sock vers ion!n ”); return; 創(chuàng)建Socket,使用TCP協(xié)議: sListen = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP); if(sListe n = INVALID_SOCKET) WSAClea nup(); prin tf(socket() failed!n); return; 構建本
18、地地址信息: =AF_INET; 地址家族 =htons(SERVER_PORT);轉化為網(wǎng)絡字節(jié)序 =htonl(INADDR_ANY); 使用 INADDR_AN指示任意地址 綁定: ret = bind(sListen,(struct sockaddr *) if (ret = SOCKET_ERROR) printf(bind() failed! code:%dn, WSAGetLastError(); closesocket(sListe n);關閉套接字 WSAClea nup(); return; 偵聽連接請求: ret = liste n( sListe n, 5); if (
19、ret = SOCKET_ERROR) printf(listen() failed! code:%dn, WSAGetLastError(); closesocket(sListe n);關閉套接字 WSAClea nup(); return; prin tf(Wait ing for clie nt conn ect in g!n); prin tf(tips : Ctrl+c to quit!n); 阻塞等待接受客戶端連接: len gth = sizeof(saClie nt); sServer = accept(sListe n, (struct sockaddr *) if(sServer = INVALID_SOCKET) prin tf(accept() fai
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