计算机网络第三次实验rdt

计算机网络第二次实验
智能1402班201408070221 李帅玲
目录
计算机网络第二次实验 (1)
一．实验目的 (1)
二．实验原理 (1)
三．实验步骤及分析 (3)
（一）实验前准备 (3)
（二）实验步骤及问题回答 (5)
一．实验目的
1.熟悉并掌握各种不同rdt协议的运行环境和协议性能。

二．实验原理
1.几种rdt协议
1)Rdt1.0：在可靠信道上进行可靠的数据传输
➢所依赖的信道非常可靠：不可能有位错，不会丢失数据；
➢分别为发送方和接收方建立FSMs：发送方将数据送入所依赖的信道，接收方从所依赖的信道读出数据。

2)Rdt2.0：在可能发送位错的信道上传输
➢问题：如何从错误中恢复
正向确认(ACKs)：由接收方发送报文向发送方进行确认
负向确认(NAKs)：由接收方发送报文向发送方进行否认，说明分组有错
发送方在收到NAK后进行分组重传
➢rdt2.0的新机制(在rdt1.0基础之上)
错误检测；接收方的反馈：控制信息(ACK，NAK)。

➢Rdt2.0 有一个致命的缺点
若ACK/NAK 报文丢失?
发送方将不会知道接收端发生了什么，假如进行重传：可能发生数据重复。

管理重复的问题
接收方丢弃重复的分组（不向上递交）
如果ACK/NAK丢失，发送方则重传正确的分组，发送方给每个分组加上sequence number （序号）。

3)Rdt2.1：发送方，管理丢失的ACK/NAK，接收方，管理丢失的ACK/NAK。

4)流水线协议
流水作业：发送端允许发送多个分组，等待应答。

必须增加顺序号的位数，在发送和接收端增加缓存。

两种常用的流水线协议：回退N重传(go-Back-N)，选择重传（Select Retransmit）。

➢回退N重传(GBN：Go-Back-N)
发送方：在分组首部设置k位seq #，使用尺寸为N的“滑动窗口”，允许连续的多个分组不被应答。

“回退n”协议的基本特点：发送方连续发送许多数据帧，接收方只接收一帧，即只能顺序接收，发送方发送的帧需要不同的编号来区分，发送方要有较大的发送缓冲区来保留可能重发的帧。

优点：连续发送提高了信道利用率，误码率较低时，连续ARQ优于停等协议。

缺点：要回退n帧重传（Go-back-n），导致某些已正确接收帧的重传，因此降低了发送效率。

➢选择重传（SR：Selective Repeat）
发送方仅对未收到应答的分组进行重发，发送方对每个unACKed分组设置计时器；发送方的窗口，N个连续的seq，同样对已发送的seq #s，unACKed分组进行限制；接收方逐个对所有正确收到的分组进行应答，对接收到的（失序）分组进行缓存，以便最后对上层
进行有序递交。

优点：避免重传已正确传送的帧，提高了信道利用率。

缺点：在接收端需要占用一定容量的缓存，控制较复杂。

三．实验步骤及分析
（一）实验前准备
1.打开虚拟机ubuntu。

2.将实验文件simulator复制到ubuntu中。

（注：如果实验时所得efficency为0，原因可能是simulator文件有误，可换其他simulator文件，或者安装red hat）
3.了解simulator模拟的几种rdt协议。

simulator中有p2.c—p6.c 五个文件是描述协议的：
p2.c是停等协议，设置有限的buffer和有限的处理速度；
p3.c在不可靠的信道上允许单向的数据流动；
p4.c是双向的滑窗协议；
p5.c是GBN协议；
p6.c是重传协议。

4.阅览文件README了解实验要求。

5.编译时需要输入的指令
sim protocol events timeout pct_loss pct_cksum debug_flags
这六个参数分别是：协议、时间片、超时间隔、丢包率、检验和错误率、错误标记
例如：输入：./sim 5 1000 20 0 0 0 （运行协议5，时间片设置为1000，超时间隔为20，无丢包、无检验码错误）
6.实验需要回答下列问题：
（二）实验步骤及问题回答
答：题目含义：在某个协议中，分别测试有效负载和超时时间间隔、丢包率、校验和错误率的关系，并得出结论。

(1)编译过程：
cd simulator （打开simulator文件），
ls （查看simulator中的文件），
make （编译）。

（2）运行过程（sim protocol events timeout pct_loss pct_cksum debug_flags）
输入：./sim 5 1000 20 0 0 0 （运行协议5，时间片设置为1000，超时间隔为20，无丢包、无检验码错误），得到下图：
图中，process1为发送方，它有两段信息（发送信息、接收信息）；process 0为接收方，也有两段信息（发送信息、接收信息）；特别注意，这是一个双向传输，所以，process1的发送信息对应process0的接收信息，process0的发送信息对应process1的接收信息。

（3）首先测试有效负载和超时时间间隔的关系，运行协议5，1000个时间片，无丢包，无校验和错误，结果如下表所示：
Payloads accepted和process 1的Total data frames sent）
（4）结论：由表中的测试数据可以看出，有效负载在超时时间间隔为50的时候最大，为195。

因为时间间隔小于50的时候，重传的比较多，导致有效的少，当时间间隔大于50的时候，虽然没有重传，但是时间间隔大，发送一个数据后等待的时间过长，导致发送的总的数据减少；但是显然，超时时间间隔越大，其Efficiency(Payloads accepted/ Total data frames sent)也越大，因为此时重传比较少，发送的数据几乎都能接受到。

（5）实验部分截图如下：
（6）测试有效负载和丢包率的关系，运行协议5，1000个时间片，超时时间间隔为50，无校验和错误，结果如下表：
（7）结论：丢包率越高，收到的有效负载就越少，数据重传越多，超时状况也越多，传输效率越低。

（8）部分截图如下：
（9）测试有效负载与校验和错误率的关系，运行协议5，1000个时间片，超时间隔为50，无丢包，结果如下表所示：
（10）结论：较验和错误率越高，收到的有效负载越少，传输效率越低。

（11）部分截图如下：
答：协议5为回退N步，协议6为选择重传
运行：./sim 5 1000 50 0 0 0和./sim 6 1000 50 0 0 0
运行：./sim 5 1000 50 10 10 0和./sim 6 1000 50 10 10 0
结论：当网络都处于理想状况时，即都没有丢包和校验和错误时，两个协议的性能差不多；而当网络状况越差，协议6的重传、有效负载比协议5小，所以协议6的性能较好。

原因：协议5为回退N步，接收方不存储无序的分组，即使分组是正确的，如果其前一分组未到达，则将其丢弃，如此会增加重传的可能；而协议6为选择重传，即接收方会接收并缓存无序的分组，直到其前面的分组到达再一起上传给上层，如此可减少重传的可能。

所以协议5适合运行在网络状况较好的情况下，丢包率和出错率较小的时候，重传几率较小，传输速率较快。

而如果网络状况不佳，会出现大量重传，协议5会丢弃大量无序的且正确的分组，会带来更多的重传。

而协议6只需重传丢失的分组，在网络状况较差时，效果会非常显著。

问题说明：在函数pick_event中，改变协议5中几个事件（数据到达、超时处理、网络层准备等）的处理顺序，可以得出什么结论。

下图为pick_event函数说明
（注：每次顺序做调整后，最好重新进行编译再运行）顺序1：网络层准备、数据到达、校验和检验、超时处理
得表格如下：
顺序2：网络层准备、超时处理、数据到达、校验和检验
得表格如下：
顺序3：超时处理、网络层准备、数据到达、校验和检验
得表格如下:
结论：通过上面三个表格的对比，可以看出在相同的条件下，当顺序为网络层准备、数据到达、校验和检验、超时处理时，得到的有效负载最大、重传次数最少。

题意：观察超时间隔变化和数据重传数量的关系，并得出最佳设置值。

测试超时时间间隔和重传的关系，运行协议5，
1000个时间片，无丢包，无校验和错误 得表格如下：。