計算機網(wǎng)絡實驗報告

1、計 算 機 網(wǎng) 絡實 驗 報 告學生姓名 學 號 專業(yè)班級 指導教師 學 院 信息科學與工程學院 完成時間 2014年5月實驗一 分槽ALOHA協(xié)議仿真實驗 用于在多路訪問信道上確定下一個使用者的協(xié)議屬于數(shù)據(jù)鏈路層的一個子層，稱為介質(zhì)訪問控制（Medium Access Control，MAC）子層，許多局域網(wǎng)都使用多路訪問信道作為它的通信基礎。最簡單的信道分配方案是FDM（為每個站專門分配一段頻率）和TDM（為每個站分配一個時槽），當站的數(shù)量比較大而且可變，或者流量具有突發(fā)性變化的時候，就需要用到純ALOHA協(xié)議或分槽ALOHA協(xié)議。如果信道的狀態(tài)可以被檢測到，可以用到1-堅持型CSMA、非

2、堅持CSMA和P-堅持CSMA等協(xié)議。本實驗模擬常見的幾種MAC層多路訪問協(xié)議，具體實驗要求及內(nèi)容如下?！緦嶒災康摹?. 掌握VB、VC+、VS或JAVA等集成開發(fā)環(huán)境編寫仿真程序的方法；2. 理解并掌握分槽ALOHA協(xié)議原理。【實驗內(nèi)容】編寫仿真程序，對一定網(wǎng)絡環(huán)境下MAC層的多路訪問協(xié)議的分槽ALOHA協(xié)議進行實現(xiàn)。通過仿真，學習協(xié)議采取的介質(zhì)訪問管理，包括介質(zhì)分配和沖突解決機制，并對協(xié)議的性能與理論結果進行比較分析?！揪幊陶Z言和環(huán)境】1. 編程語言C/C+/C#/Java/Matlab等均可；2. 編程環(huán)境Windows（MS Visual系列，VC/VB/VS.Net；）和Linux（

3、編輯器vi+編譯器GCC）均可；【實驗報告】所交實驗報告內(nèi)容包括：1. 實驗目的與要求；2. 實驗內(nèi)容與實現(xiàn)原理；3. 實驗具體設計實現(xiàn)及結果（含流程圖及關鍵代碼說明）；4. 實驗設備與實驗環(huán)境；5. 實驗總結1.實驗內(nèi)容與原理設置各站點初始產(chǎn)生包的時間點及產(chǎn)生包的時間間隔（均為隨機值），得到所有站點成功發(fā)送1000個數(shù)據(jù)包的總時間以及這段時間內(nèi)所有數(shù)據(jù)包的個數(shù)（包括各站點每次新產(chǎn)生的包以及由于沖突而重發(fā)的包），從而計算出每包時內(nèi)嘗試次數(shù)及其對應的吞吐量。2. 實驗具體設計實現(xiàn)及結果#include <iostream>#include<time.h>#include&

4、lt;stdlib.h>using namespace std;#define MAX_PORT_NUM 5class Portpublic:float P;/站點發(fā)包概率 0<P<1int Apply;/站點狀態(tài)0=空閑，1=請求發(fā)送 float PackTime;int CountPackNum_Suc;int CountPackNum_Col;Port()P=0.5;CountPackNum_Suc=0;CountPackNum_Col=0;ChangeApply(0);Port(float p)P=p;CountPackNum_Suc=0;CountPackNum_C

5、ol=0;ChangeApply(0);void ChangeApply(float NowTime);void Port:ChangeApply(float NowTime)float P1=(rand()%1000)/1000.0;if(P1<P) Apply=1;else Apply=0;PackTime=NowTime;class SlottedAlohapublic: float SlotTime;float NowTime;int CurrentMAX_PORT_NUM;/記錄當前時槽內(nèi)要發(fā)送的包，及發(fā)包站點，成為“包緩存”int CountAllPort_suc;int C

6、ountAllPort_all; SlottedAloha(float t)SlotTime=t;NowTime=0;CountAllPort_suc=0;CountAllPort_all=0;void ALOHA(Port prt,int n);void SlottedAloha:ALOHA(Port prt,int n)for(int i=0;i+)/用一個死循環(huán)代表時間流逝，如果成功發(fā)送包達到1000則break NowTime=SlotTime*i;int PackLen=0;/記錄時槽內(nèi)要發(fā)包的總長度（個數(shù)） for(int k=0;k<n;k+)if(prtk.Apply=1

7、&&prtk.PackTime=NowTime) Currentk=1;PackLen+; else Currentk=0;if(PackLen=1)/只有一個包，可以發(fā) for(int k=0;k<n;k+)if(Currentk=1) /從“包緩存”中找出要發(fā)的包 prtk.Apply=0;/發(fā)送成功，此站點狀態(tài)變?yōu)榭臻e prtk.ChangeApply(NowTime+SlotTime*(rand()%n+1);/隨機下一個發(fā)包時間 prtk.CountPackNum_Suc+;/成功數(shù)+ else if(prtk.Apply=0) /當前不發(fā)又處于空閑的站點就測試

8、下一個時間點是否發(fā)包 prtk.ChangeApply(NowTime+SlotTime);else if(PackLen>1)/有多個包，沖突 for(int k=0;k<n;k+)/給所有當前沖突的包下一個隨機發(fā)送時間 if(Currentk=1) prtk.ChangeApply(NowTime+SlotTime*(rand()%n+1);prtk.CountPackNum_Col+; /沖突數(shù)+ else if(prtk.Apply=0) prtk.ChangeApply(NowTime+SlotTime); else if(PackLen=0)/無包發(fā)送 for(int

9、k=0;k<n;k+) if(prtk.Apply=0) prtk.ChangeApply(NowTime+SlotTime);CountAllPort_suc=0;CountAllPort_all=0;for(int k=0;k<n;k+)/計算是成功發(fā)送包數(shù)是否達到1000 CountAllPort_suc+=prtk.CountPackNum_Suc;CountAllPort_all+=prtk.CountPackNum_Suc+prtk.CountPackNum_Col;if(CountAllPort_suc>=1000) break;/以下是主函數(shù) int main

10、(int argc, char *argv)srand(int)time(0);Port prt3;prt0=Port(0.2);prt1=Port(0.2);prt2=Port(0.2);/設有三個站點，每個時槽內(nèi)發(fā)包概率為0.2 SlottedAloha A(1.0);/創(chuàng)建時槽，時槽長度為1 A.ALOHA(prt,3);float G,S;G=A.CountAllPort_all/A.NowTime;S=A.CountAllPort_suc/A.NowTime;cout<<"成功發(fā)送包"<<A.CountAllPort_suc<<

11、"個，n沖突包" <<A.CountAllPort_all-A.CountAllPort_suc <<"個，n總共發(fā)送包"<<A.CountAllPort_all<<"個。n"<<endl; cout<<"每包時嘗試次數(shù)G = "<<G<<endl;cout<<"吞吐量S = "<<S<<endl;getchar();return 0;實驗結果截圖：3. 實驗總結這

12、個分槽ALOHA仿真模擬實驗難度比較大，就算對此協(xié)議比較了解，但要通過編程來實現(xiàn)，也不是容易的事。況且以前從未做過類似的程序設計，對于我來說是個不小的挑戰(zhàn)。經(jīng)過很久的設計、討論和嘗試，我總算在截止時間前完成了任務。我的程序采用循環(huán)來代表時間流逝，用隨機數(shù)來判斷站點是否發(fā)包，成功地模擬了分槽ALOHA在物理介質(zhì)的運行情況。我的主程序比較隨意，主要是為了測試，所以沒有設多個情況。默認只有三個站點，每個站點以0.2的概率發(fā)包，所以理論的G=0.6，S=0.329，而實際測試情況出入很小，符合理論預期，所以實驗結果很成功！如果進一步修改，可以測試不同的G和S，從而畫出曲線，但限于時間和水平（C+中還不

13、知道如何畫圖），這個環(huán)節(jié)暫時無法實現(xiàn)。實驗二 網(wǎng)絡路由層協(xié)議模擬實驗 網(wǎng)絡路由算法是路由器工作的核心，本實驗針對因特網(wǎng)常用的距離向量路由算法和鏈路狀態(tài)路由算法進行模擬實現(xiàn)，進一步掌握其工作原理及其相關性能。【實驗目的和要求】1. 掌握VB、VC+、VS或JAVA等集成開發(fā)環(huán)境編寫路由仿真程序的方法；2. 理解并掌握距離向量路由協(xié)議和鏈路狀態(tài)路由協(xié)議的工作原理?！緦嶒瀮?nèi)容】（1，2任選其一實現(xiàn)）1.模擬距離向量路由算法的路由表交換過程，演示每輪交換后路由表的變化?；疽螅▌討B(tài)生成網(wǎng)絡拓撲圖，節(jié)點間的距離隨機生成。從初始路由表開始，進行交換路由表，演示每輪交換后的路由表的變化。觀察和討論多少輪交

14、換后路由表穩(wěn)定）2.實現(xiàn)鏈路狀態(tài)路由算法的模擬?；疽螅▌討B(tài)生成網(wǎng)絡拓撲圖，節(jié)點間的距離隨機生成。每個節(jié)點生成自己的鏈路狀態(tài)分組，依據(jù)收到的鏈路狀態(tài)表得到整體網(wǎng)絡結構，在得到的整體網(wǎng)絡結構上用最短路徑算法，生成每個節(jié)點的路由表）【編程語言和環(huán)境】1. 編程語言C/C+/C#/Java等均可；2. 編程環(huán)境Windows（MS Visual系列，VC/VB/VS.Net；）和Linux（編輯器vi+編譯器GCC）均可；【實驗報告】所交實驗報告內(nèi)容包括：1. 實驗目的與要求；2. 實驗內(nèi)容與實現(xiàn)原理；3. 實驗具體設計實現(xiàn)及結果（含流程圖及關鍵代碼說明）；4. 實驗設備與實驗環(huán)境；5. 實驗總結

15、1.實驗內(nèi)容與原理我選擇的實驗1，模擬距離向量路由算法。矢量路由算法是這樣工作的：每個路由維護一張表（即一個矢量），列出了當前已知到每個目標的最佳距離，以及所使用的鏈路。這些表通過與鄰居之間相互交換信息而不斷被更新，最終每個路由器都了解到達每個目的地的最佳鏈路。2. 實驗具體設計實現(xiàn)及結果#include <iostream>#include <string>using namespace std;#define INFINITY -1#define MAX_VERTEX_NUM 10typedef enumDG,DN,UDG,UDN GraphKind; /有向圖，有

16、向網(wǎng)，無向圖，無向網(wǎng)typedef int VRType;typedef string VertexType;struct ArcCellVRType adj;/InfoType *info; ;class MGraphpublic:/private:VertexType vexsMAX_VERTEX_NUM;ArcCell arcMAX_VERTEX_NUMMAX_VERTEX_NUM;int vexnum;int arcnum;GraphKind kind;/public:void CreateGraph_1();bool CheckArc(int a,int b);void MGraph

17、:CreateGraph_1()vexnum=7;arcnum=11;for(int i=0;i<7;i+) vexsi='A'+i;for(int i=0;i<7;i+) arcii.adj=0;arc01.adj=4;arc02.adj=INFINITY;arc03.adj=9;arc04.adj=2;arc05.adj=INFINITY;arc06.adj=INFINITY;arc12.adj=2;arc13.adj=1;arc14.adj=INFINITY;arc15.adj=INFINITY;arc16.adj=8;arc23.adj=INFINITY;a

18、rc24.adj=10;arc25.adj=INFINITY;arc26.adj=6;arc34.adj=7;arc35.adj=5;arc36.adj=INFINITY;arc45.adj=INFINITY;arc46.adj=INFINITY;arc56.adj=3;for(int i=1;i<7;i+)for(int j=0;j<i;j+) arcij.adj=arcji.adj;for(int i=0;i<7;i+)for(int j=0;j<7;j+) cout<<arcij.adj<<','cout<<&#

19、39;n'cout<<endl;bool MGraph:CheckArc(int a,int b)if(arcab.adj!=-1&&arcab.adj!=0)return true;else return false;struct RouterTableint distance; int via_RouterID;/記錄需經(jīng)由的最短路徑 ;class Routerpublic:RouterTable tableMAX_VERTEX_NUM;/記錄此路由節(jié)點到其他節(jié)點的最短路徑，下標為其他節(jié)點ID，到自己為0 int RouterID;Router()Rou

20、terID=-1;Router(MGraph &G,int ID);void ObtainAdjRt(Router &R,int ID,int vexnum);void PrintTable(int vexnum);/void DVR(Router R, int RtNum);Router:Router(MGraph &G,int ID)RouterID=ID;for(int j=0;j<G.vexnum;j+)tablej.distance=G.arcIDj.adj;if(tablej.distance=-1)tablej.via_RouterID=-1;els

21、e tablej.via_RouterID=j;void Router:ObtainAdjRt(Router &R,int ID,int vexnum)/獲取路由表的函數(shù)，R是自己的鄰居節(jié)點 for(int j=0;j<vexnum;j+)if(tablej.distance=-1&&R.tablej.distance>0)tablej.distance=tableR.RouterID.distance+R.tablej.distance; tablej.via_RouterID=R.RouterID;else if(tablej.distance>R

22、.tablej.distance&&R.tablej.distance!=-1)/如果鄰居節(jié)點有到j節(jié)點更短的距離 if(tablej.distance>tableR.RouterID.distance+R.tablej.distance) tablej.distance=tableR.RouterID.distance+R.tablej.distance; tablej.via_RouterID=R.RouterID; void Router:PrintTable(int vexnum)/輸出這個路由器的路由表 for(int i=0;i<vexnum;i+)cout<<tablei.distance&