计算机网络实验可靠数据传输

计算机网络

可靠数据传输

一、实验目的

熟悉并掌握各种不同rdt协议的运行环境和协议性能。

二、实验内容

1.搭建linux运行环境；

2.运行simulator，模拟各种不同rdt协议；

3.完成exercises的问题。

三、实验过程

1.在本机上安装虚拟机，然后通过虚拟机安装red hat linux 9.0系统，安装成功。

2.了解simulator模拟的几种rdt协议。simulator中有p2.c—p6,c5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。

3.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。

4.搭建环境并测试用例

我电脑上安装的有Ubuntu的linux系统，编译模拟器的时候会有两个警告，但是仍可以运行，不过运行的结果都是不正确的，所发送的包全是得不到确认的，最后的效率都为0%。尝试过之后，就在在虚拟机下安装red hat linux 9.0系统，安装成功。测试用例如下图所示：

四、Exercises

1)For one or more selected protocols, make a study of protocol

performance,measured in payloads delivered per second, as a function of the checksum error rate, lost packet rate, and timeout interval. For example, provide graphs showing payloads/sec as a function of timeout interval, for various error rates. What can you conclude?

Answers:实验中选择运行的是p5.c文件，即回退N步协议。运行图如下：

运行协议5，1000个时间片，超时时间间隔为20个时间片，无丢包，无数据出错，显示发送和接收如下图：

测试多组实验，如下面所示。

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，无数据出错，结果如下表所示：(由于运行的几组都是1000个时间片，所以可以直接根据payloads来比较)

超时时间间隔Total data frames sent Payloads accepted

10 1 1

20 262 136

30 219 176

40 187 179

50 196 196

60 187 187

70 190 190

80 192 192

90 190 190

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196。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，但是时间间隔多大，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。