滑動(dòng)窗口的仿真協(xié)議書范本

1、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計(jì)書學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院專業(yè)網(wǎng)絡(luò)工程課程名稱計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)題目滑動(dòng)窗口協(xié)議仿真完成期限自2015年6月23日至2015年6月29日共1周一、項(xiàng)目的目的掌握滑動(dòng)窗口協(xié)議的工作原理，并能夠用所學(xué)計(jì)算機(jī)高級 語言進(jìn)行編程模擬其運(yùn)行過程；培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐和思考能 力。二，項(xiàng)目任務(wù)的主要容和要求(1) 本次設(shè)計(jì)任務(wù)是根據(jù)滑動(dòng)窗口協(xié)議的工作原理，在Visual C+ 6.0的平臺(tái)上用C+語言編寫一個(gè)基本TCP滑動(dòng)窗口協(xié)議的 模擬程序。(2) 要求該程序能夠?qū)崿F(xiàn)滑動(dòng)窗口協(xié)議的發(fā)送和接收數(shù)據(jù)幀 功能，在此功能上體現(xiàn)滑動(dòng)窗口協(xié)議的運(yùn)作。容及任務(wù)(3) 程序按照滑動(dòng)窗口協(xié)議實(shí)現(xiàn)端對端的數(shù)據(jù)傳送。

2、包括協(xié) 議的各種策略，如包丟失、停等應(yīng)答、超時(shí)等都應(yīng)有所仿真實(shí)現(xiàn);(4) 顯示數(shù)據(jù)傳送過程中的各項(xiàng)具體數(shù)據(jù)。雙方幀的個(gè)數(shù)變 化，幀序號(hào)，發(fā)送和接受速度，暫停或重傳提示等；三、項(xiàng)目設(shè)計(jì)(研究)思路(1) 查閱相關(guān)資料，理解滑動(dòng)窗口協(xié)議的工作原理；(2) 設(shè)計(jì)滑動(dòng)窗口協(xié)議實(shí)現(xiàn)端對端數(shù)據(jù)傳送的功能流程圖；(3) 編寫代碼實(shí)現(xiàn)滑動(dòng)窗口協(xié)議工作的模擬程序，包括包丟失、停等應(yīng)答、超時(shí)等；(4) 測試程序功能的實(shí)現(xiàn)情況。四、具體成果形式和要求(1) 滑動(dòng)窗口協(xié)議實(shí)現(xiàn)端對端數(shù)據(jù)傳送的模擬程序。(2) 按照要求撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告并準(zhǔn)備答辯。起止日期工作容2015.6.23-2015了解網(wǎng)絡(luò)協(xié)議編程的基本知識(shí)；進(jìn).

3、6. 24度2015.6. 25-2015了解滑動(dòng)窗口協(xié)議的工作機(jī)制；安.6. 26排2015. 6. 27-2015使用編程語言編寫一個(gè)滑動(dòng)窗口協(xié)議的模擬.6. 28程序，按要現(xiàn)程序。2015. 6. 29最后匯總，調(diào)試，答辯1希仁.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)M. 4版.：電子工業(yè)，2003.2仁發(fā).何彥.基于虛擬實(shí)驗(yàn)方法的滑動(dòng)窗口協(xié)議分析J.主系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào).2002. 8 (14) ； 1026 - 1063.要3建中，冬冬.滑動(dòng)窗口規(guī)模的動(dòng)態(tài)調(diào)整算法J.軟件學(xué)報(bào).參2004. 12 (15):1800 - 1814.考4王栩，建中，王偉平.基于滑動(dòng)窗口的數(shù)據(jù)流壓縮技術(shù)及連資續(xù)查詢處理方法J .計(jì)算機(jī)研究

4、與發(fā)展.2004. 10 （41）:料1639- 1644.5特南鮑姆.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（第四版）.清華指導(dǎo)教師意見（簽字）：X年X月X日系（教研室）主任（簽字）：X年X月X日意見學(xué)院名稱: 班級名稱: 學(xué)生：_ 學(xué) 號(hào): 題指導(dǎo)教師姓 名:計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計(jì)說明書（封面）計(jì)算機(jī)與信息工程學(xué)院網(wǎng)絡(luò)工程一班201321滑動(dòng)窗口協(xié)議仿真邵雪梅起止日期:2015.6. 23-2015.6. 29第一部分：正文部分一，選題背景早期的網(wǎng)絡(luò)通信中，通信雙方不會(huì)考慮網(wǎng)絡(luò)的擁擠情況直接發(fā)送 數(shù)據(jù)。由于大家不知道網(wǎng)絡(luò)擁塞狀況，一起發(fā)送數(shù)據(jù)，導(dǎo)致中間結(jié)點(diǎn) 阻塞掉包，誰也發(fā)不了數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)傳輸過程中，我們總是希望數(shù)據(jù) 傳

5、輸?shù)母煲恍?，但如果發(fā)送方把數(shù)據(jù)發(fā)送的過快，接收方就可能來不及 接收，這就造成數(shù)據(jù)的丟失。因此就有了滑動(dòng)窗口機(jī)制來解決這些問 題。早期我們使用的是lbit滑動(dòng)窗口協(xié)議，一次只發(fā)送一個(gè)幀，等 收到ack確認(rèn)才發(fā)下一個(gè)幀，這樣對信道的利用率太低了。因此提出 了一種采用累積確認(rèn)的連續(xù)ARQ協(xié)議，接收方不必對收到的幀逐個(gè)發(fā)送 ack確認(rèn)，而是收到幾個(gè)幀后，對按序到達(dá)的最后一個(gè)幀發(fā)送ack確認(rèn)。 同lbit滑動(dòng)窗口協(xié)議相比，大大減少了 ack數(shù)量，并消除了延遲ack對 傳輸效率的影響。但是，這會(huì)產(chǎn)生一個(gè)新的問題，如果發(fā)送方發(fā)送了 5個(gè) 幀，而中間的第3個(gè)幀丟失了。這時(shí)接收方只能對前2個(gè)幀發(fā)出確認(rèn)。發(fā) 送

6、方無法知道后面三個(gè)幀的下落，只好把后面的3個(gè)幀再重傳一次，這就 是回退N協(xié)議。為了解決這個(gè)問題，又提出了選擇重傳協(xié)議。當(dāng)接收方 發(fā)現(xiàn)某幀出錯(cuò)后，繼續(xù)接受后面送來的正確的幀，只是不交付它們， 存放在自己的緩沖區(qū)中，并且要求發(fā)送方重傳出錯(cuò)的那一幀。一旦收 到重傳來的幀后，就可以將存于緩沖區(qū)中的其余幀一并按正確的順序 遞交給主機(jī)。本文主要介紹如何根據(jù)滑動(dòng)窗口協(xié)議的原理，在Visual C+ 的平臺(tái)上設(shè)計(jì)一個(gè)滑動(dòng)窗口協(xié)議模擬程序，并最終使該程序得以實(shí)現(xiàn)。本 次程序設(shè)計(jì)分兩部分：第一部分是發(fā)送方，第二部分是接收方。通過發(fā)送 方和接收方之間的數(shù)據(jù)幀傳輸模擬，學(xué)習(xí)滑動(dòng)窗口協(xié)議控制流量的原理和 方法，以及滑動(dòng)

7、窗口協(xié)議的工作機(jī)制。二、設(shè)計(jì)理念2.1滑動(dòng)傷口協(xié)議工作原理TCP滑動(dòng)窗口用來暫存兩臺(tái)計(jì)算機(jī)間要傳送的數(shù)據(jù)分組。每臺(tái)運(yùn)行TCP協(xié)議 的計(jì)算機(jī)有兩個(gè)滑動(dòng)窗口： 一個(gè)用于數(shù)據(jù)發(fā)送，另一個(gè)用于數(shù)據(jù)接收。發(fā)送端待 發(fā)數(shù)據(jù)分組在緩沖區(qū)排隊(duì)等待送出。被滑動(dòng)窗口框入的分組，是可以在未收到接 收確認(rèn)的情況下最多送出的部分?；瑒?dòng)窗口左端標(biāo)志X的分組，是已經(jīng)被接收端 確認(rèn)收到的分組。隨著新的確認(rèn)到來，窗口不斷向右滑動(dòng)?；瑒?dòng)窗口算法工作過程如下：首先，發(fā)送方為每1幀賦一個(gè)序號(hào)(sequence number),記作SeqNum?，F(xiàn) 在，我們忽略SeqNuni是由有限大小的頭部字段實(shí)現(xiàn)的事實(shí)，而假設(shè)它能無限增 大。發(fā)送

8、方維護(hù)3個(gè)變量：發(fā)送窗口大小(send window size),記作SWS,給 出發(fā)送方能夠發(fā)送但未確認(rèn)的幀數(shù)的上界；LAR表示最近收到的確認(rèn)幀(last acknowledgement received)的序號(hào)；LFS 表示最近發(fā)送的幀(last frame sent) 的序號(hào)，發(fā)送方還維持如下的不變式：LAR-LFSWSWS 。2-1滑動(dòng)窗口協(xié)議工作圖窗口協(xié)議算法有三個(gè)功能：在不可靠鏈路上可靠地傳輸幀保持幀的傳輸順序支持流量控制2.2選擇重傳協(xié)議在選擇重傳協(xié)議中，當(dāng)接收方發(fā)現(xiàn)某幀出錯(cuò)后，其后繼續(xù)送來的正確的幀雖 然不能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(gè)緩沖區(qū)中， 同時(shí)

9、要求發(fā)送方重新傳送出錯(cuò)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髙層。這種方法稱為選擇重發(fā) (SELECTICE REPEAT),其工作過程如圖所示。顯然，選擇重發(fā)減少了浪費(fèi)，但要 求接收方有足夠大的緩沖區(qū)空間。婭幀0 12ld4l5l67234579 10 W窪wxw接收幀0 1卜；卜41 11 Z.itZ16-J2f791()111213 14R存*遞交，毅6依次遞交尙層2-2選擇重傳協(xié)議原理圖三、過程論述(1) 發(fā)送方程序流程圖:發(fā)送方按收方校驗(yàn)和檢査發(fā)送幷燉定時(shí)器恢炒報(bào)文滋主機(jī)不對對期待峽號(hào)4 期待禎號(hào)收到帕的仔夸 鋼待輸號(hào)巻待發(fā)送幀號(hào)釧 發(fā)

10、送幀號(hào)警待 Ack腋|0 一發(fā)送皆號(hào) %|從主亦對5刃3-1發(fā)送方程序流程圖(2) 接收方程序流程圖:32接受方程序流程圖3.2功能實(shí)現(xiàn)(1)發(fā)送方程序：本程序設(shè)有四個(gè)變量：一是窗口大小變量，二是第一幀序列號(hào)變量，三是最近發(fā)送的幀變量，最后一個(gè)是最近收到的確認(rèn)幀變量。swpstatel. head=NlLL； /變量初始值為空swpstate1. sendq=sendq rear=(structsendq slot*)malloc(sizeof(structsen dq_slot);if (!swpstate1. sendq) exit (1):sendq_rear-next=NULL；pri

11、ntf(請輸入窗口大?。骸?；scanf (M%ld,r tftswpstatel. sws) ；/輸入窗 口大小 swpstatel. rws=swpstatel. sws； /把窗 口大小的值賦給變量 if (swpstate1. sws0)printf(請輸入第一幀的序列號(hào)：”)；scanf (U%1 d，r,&swpstate 1. hdr. seqnum) ；/輸入第一幀序列號(hào)swpstatel. nfe=swpstatel. hdr. seqnum； /把第一幀的值放進(jìn)緩沖池 sendp= (struct sendq_slot*) malloc (size of (struct s

12、endq slot): if (!sendp) exit (1)； sendp-msg=swpstate1. hdr seqnum； sendp-t imeout=l； sendp-next二NULL； sendq_rear-next=sendp； sendq_rear=sendp； 一一swpstate1. sws；swpstatel. lfs=swpstatel. hdr. seqnum； /最近發(fā)送的幀取值 swpstatel. lar=swpstatel. hdr. seqnum； /最近收到的確認(rèn)幀取值 dowhile(swpstatel. sws0) 當(dāng)窗口大小大于0時(shí),執(zhí)行以下的

13、循環(huán)sendp=(struct sendq_slot*)malloc(sizeof(struct sendqslot)； if (!sendp) exit (1)；sendp-msg二swpstatel. lfs+1；/如果輸入的幀序號(hào)大于之前幀序號(hào)，那么窗口向前滑動(dòng)sendp-t imeout=l； /時(shí)延為 1sendp-next=NULL；sendq_rear-next=sendp；sendq rear=sendp；swpstate1. sws；+swpstate1. lfs；swpstatel. hdr. acknum二0； /ACK 清空swpstatel. hdr. flags=0

14、； /存儲(chǔ)緩沖池清空 printf (n 最近收到的 ACK 的幀序號(hào)：%ldnH, swpstatel. lar)； 輸出最近收到的ACK幀序號(hào) printf (最近發(fā)送的幀序號(hào)(發(fā)送新幀后):%ldnu, swpstatel. lfs)； /輸出最近發(fā)送幀序號(hào)(2)接收方的接收原則從總體上看是先判斷輸入的數(shù)據(jù)幀是否在接收圍之，若 是，則繼續(xù)判斷是否符合其他接收條件；若不是，則馬上丟棄該數(shù)據(jù)幀，不再進(jìn) 行其他條件的判斷。struct sendq slot *sendq_rear, *sendp, *p3, *p4；/設(shè)定變量struct recvqslot *recvp,*recvq_rea

15、r,*pl,*p2；if(swpstate1 hdr flags=0)上次輸入的數(shù)據(jù)幀被放置在緩存區(qū)，輸入?yún)^(qū)被清空do 如果繼續(xù)接收數(shù)據(jù)幀則實(shí)施下面循環(huán)printf(H請輸入收到的數(shù)據(jù)幀號(hào)：);scanf(”Id,&a)；if (a=swpstatel. nfe&anext=NULL；recvq_rear-next=recvp； recvq_rear=recvp；elseprintf (*所輸數(shù)據(jù)不在接收窗口 ！)；break ；/跳出該循環(huán)(3) 若輸入數(shù)據(jù)幀在接收圍則繼續(xù)判斷并進(jìn)行以下循環(huán)。recvp-msg=a；if (recvp-msg=swpstatel. nfe) /是否放入緩存判

16、斷recvp-received二1；elserecvp-received二0；一一swpstate1. rws；if(recvp-received=l) /數(shù)據(jù)幀被接收，則進(jìn)行下面語句 a=a-l；do a=a+l；if (swpstate1. head=NULL)break；pl=swpstate1. head；flag=O；while (a!=pl-msg)&(pl-next!=NULL)p2=pl；pl=pl-next；)if (a=pl-msg)flag=l；if(pl=swpstate1 head)swpstate1. head=swpstatel. head-next；else p

17、2-next=pl-next；swpstate1. nfe=a+l:swpstate1 hdr acknuma+l:swpstate1. hdr flags=l；while(flag=l);printf (UACK 號(hào)(期待的下一幀的序號(hào)):%ldnh, swpstatel. nfe)； printf(沒按序接受的序號(hào):nw);pl=swpstate1. head；while(pl!=NULL)printf (M%ldtr，,pl-msg)；pl二pl-next；(4) 當(dāng)接收完一個(gè)數(shù)據(jù)幀時(shí)，我們可以選擇終止下面的繼續(xù)接收，也可以選擇 繼續(xù)接收。如果繼續(xù)接收，那么程序跳到判斷循環(huán)，繼續(xù)判斷是否

18、接收下一個(gè)數(shù) 據(jù)幀，原理與上面相當(dāng)。while(swpstatel. rws0)&(b=l)；if (swpstate1. hdr flags=l)p3=swpstate1. sendq-next；flag=O；while(swpstate1. hdr acknum)!=p3-msg&p3一next!二NULL)p4=p3；p3二p3-next；if(swpstate1. hdr acknum二二p3一msg)flag=l；if(p3-msg=swpstate1. sendq-next-msg)swpstateI. sendq-next=p3； else swpstate1. sendq-ne

19、xt=p3；swpstate1. sws=swpstate1. sws+（swpstate1. sendq一next一msg一swpstate1. lar ）;swpstate1. lar二swpstate1. sendq一nextmsg；swpstate 1. hdr seqntnn 二 swpstate 1 hdr ack num；printf（w最近收到的 ACK 的幀序號(hào)（收到 ACK 后）：%ldn，r, swpstatel. lar）；printf（”最近發(fā)送的幀序號(hào)（此時(shí)還未發(fā)送新的數(shù) 據(jù)）：%ldnu, swpstatel. lfs）；四、結(jié)果分析滑動(dòng)窗口協(xié)議的基本原理就是在任

20、意時(shí)刻，發(fā)送方都維持了一個(gè)連續(xù) 的允許發(fā)送的幀的序號(hào)，稱為發(fā)送窗口；同時(shí)，接收方也維持了一個(gè)連續(xù) 的允許接收的幀的序號(hào)，稱為接收窗口。發(fā)送窗口和接收窗口的序號(hào)的上 下界不一定要一樣，甚至大小也可以不同。不同的滑動(dòng)窗口協(xié)議窗口大小 一般不同。發(fā)送方窗口的序號(hào)代表了那些已經(jīng)被發(fā)送，但是還沒有被確認(rèn) 的幀，或者是那些可以被發(fā)送的幀。接受方為其窗口的每一個(gè)序號(hào)保留了一個(gè) 緩沖區(qū)。與每個(gè)緩沖區(qū)相關(guān)聯(lián)的還有一位，用來指明該緩沖區(qū)是滿的還是空的。若從滑動(dòng)窗口的觀點(diǎn)來統(tǒng)一看待1比特滑動(dòng)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(dòng)窗口 協(xié)議：發(fā)送窗口 =1,接收窗口

21、=1;后退N協(xié)議：發(fā)送窗口 1,接收窗口 =1; 選擇重傳協(xié)議：發(fā)送窗口 1,接收窗口五、結(jié)論（或總結(jié)）下面我以窗口大小為11,第一幀序列號(hào)為3,做程序的測試貳 *Ht Dobucj&2W 口協(xié)設(shè)鍛躋沃、冠口大?。回?憩址嘗劉阿U：K迥獅序號(hào)，3 簷瞰萸器羅點(diǎn)聲嚴(yán)切13 養(yǎng)糜瞬噱喚杪3 址線按收血 若繪.鍬入,.若不是.沒技序聶或h序弓*迪綸挨也忱7若是.舗入1若不是. 馨譎站3 和綸養(yǎng)ifei彤若是播入,.若不是.沒按序謔或亦序號(hào)=地金挨也忱7若是.舗入1若不是. 加朋刪譎為 衩按序按涵序號(hào)=堆綸養(yǎng)世助？若是.做入,.若不是.沒技序按灑序號(hào)：矗維挨收忱彳若是.觸入一 若不是. 川驚翻樂瞬諾號(hào)一 9 汝按序扶受藥序號(hào)=輸入叭錨入叭錨入叭錨入叭圖5測試結(jié)果(1)整體窗口展示，命令行界面5-1圖(2)輸入窗口大小及第一幀序列號(hào)-rj|x滑動(dòng)宙口協(xié)誼.Rie購1 序曜皤 T的Kfr龍 sAc唄的 T呦旳列 mB更收 收苓八幀3 3新 務(wù)35-2圖（3）當(dāng)輸入的接收幀并不是ACK期待的幀，那么根據(jù)滑動(dòng)窗口協(xié)議該幀不被 接收，且把該幀存放在緩沖區(qū)。ACK （期持的卞一幀的序號(hào)）：3 沒按序養(yǎng)芟旳序號(hào)：65-3圖（4）若輸入的幀超過了窗口大小，那么系統(tǒng)會(huì)顯示該幀不在接收圍，并拒絕接