滑动窗口协议实验SWP.doc

实验一 滑动窗口协议实验u 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u 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：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；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；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；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；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；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；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；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（stopandwait）。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。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(SELECTICE REPEAT)，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。u 实验代码以及代码说明：实现代码如下：#include sysinclude.h#include using std : deque;using std : cout;using std : endl;using namespace std;extern void SendFRAMEPacket(unsigned char* pData, unsigned int len);#define WINDOW_SIZE_STOP_WAIT 1#define WINDOW_SIZE_BACK_N_FRAME 4 /* the max windows size */typedef enum data, ack, nak frame_kind;/* define the structure of frame and frame head */typedef struct frame_head frame_kind kind;unsigned int seq;unsigned int ack;unsigned char data100;typedef struct frame frame_head head;unsigned int size;/* define the buffer zone */struct StoreType frame *pfrm;unsigned int sz;deque mQue;deque mQue2;bool sendWinFull = false;int counter = 0;/* 停等协议测试函数*/int stud_slide_window_stop_and_wait(char *pBuffer, int bufferSize, UINT8 messageType)unsigned int ack;unsigned int num;StoreType s;/* by the messagetype to decide */switch(messageType) case MSG_TYPE_TIMEOUT:num = ntohl(*(unsigned int *)pBuffer);s = mQue.front();/* if the seq is OK,send it */if (num = (* s.pfrm).head.seq) SendFRAMEPacket(unsigned char *)(s.pfrm), s.sz);break;case MSG_TYPE_SEND:/* prepare a new frame */s.pfrm = new frame;(*s.pfrm) = *(frame *)pBuffer;s.sz = bufferSize;mQue.push_back(s);/* send all the data in buffer */if (!sendWinFull) s = mQue.front();SendFRAMEPacket(unsigned char *)(s.pfrm), s.sz);sendWinFull = true;break;case MSG_TYPE_RECEIVE:/* receive ack */ack = ntohl(frame *)pBuffer)-head.ack);if (mQue.size() != 0) s = mQue.front();if (ntohl(s.pfrm-head.seq) = ack) /* receive right ack seq number */mQue.pop_front();s = mQue.front();/?SendFRAMEPacket(unsigned char *)s.pfrm), s.sz);/* send frames again */ else sendWinFull = true; /* databuffer is empty */break;return 0;/* 回退n帧测试函数*/int stud_slide_window_back_n_frame(char *pBuffer, int bufferSize, UINT8 messageType)int ack;int num;int j;/* var used in loop as number */int k;StoreType s;/* next is to choose from the vars */switch (messageType) case MSG_TYPE_TIMEOUT:num = ntohl(*(unsigned int *)pBuffer); /* data change */for (j = 0; j mQue2.size() & j WINDOW_SIZE_BACK_N_FRAME; j+) s = mQue2j;if (*s.pfrm).head.seq = num)break;for (k = j; k WINDOW_SIZE_BACK_N_FRAME & k mQue2.size(); k+) s = mQue2k;SendFRAMEPacket(unsigned char *)(s.pfrm), s.sz);/* resend frames */break;case MSG_TYPE_SEND:s.pfrm = new frame;(*s.pfrm) = *(frame *)pBuffer;s.sz = bufferSize;mQue2.push_back(s);if (counter head.ack;/* receive correct ack */for (j = 0; j WINDOW_SIZE_BACK_N_FRAME & j mQue2.size(); j+)s = mQue2j;if (ack = (*s.pfrm).head.seq) break;if (j mQue2.size() & j WINDOW_SIZE_BACK_N_FRAME)for (k = 0; k = j; k+) mQue2.pop_front();counter-; /* reset cuounter */k = counter;for (; k WINDOW_SIZE_BACK_N_FRAME & k mQue2.size() & counter head.ack）相同，继续