停止等待協(xié)議的實現(xiàn)

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