计算机网络滑动窗口协议

《计算机通信原理》课程项目

实施报告

题目(3)：滑动窗口协议的模拟

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目录

一、项目要求 (3)

二、项目成果 (3)

三、程序原理 (3)

1、滑动窗口协议 (3)

A、窗口机制 (3)

B、1比特滑动窗口协议 (5)

C、后退停等协议 (6)

D、选择重传协议 (7)

2、用户数据报协议UDP (7)

四、程序设计说明 (8)

五、主要数据结构说明及主要函数 (8)

六、收获建议 (17)

一、项目要求

本课题通过设计软件，实现对滑动窗口协议的模拟.

设计要求：

1. Windows 环境下运行，程序应在1-2台PC上运行；

2. 演示在两台计算机间传输文件。允许在同一台机器中用两个独立线程来模拟；

3. 功能：

1）由一台PC（线程）向另一台PC（线程）发送数据包，界面应显示出双方帧个数变化，帧序号，发送和接受速度，暂停或重传提示等，界面中必须动态显示数据帧的发送情况和接受情况，包括在相应窗口详细显示相应的ACK和其他收发数据帧后发出的消息，以表明模拟协议的正确运作过程。

2）接收方及发送方应具有按序收发帧的能力；

3）接受方应有固定大小的滑动窗口，并对收到信息缓存。当发送方速度过快或帧丢失（超时），接受方应发送消息，要求暂停或重传；

4）发送方发送速度应可以调节，并可以暂停或重发；

5）发送方重传时可仅重传帧（丢失帧）；

4. 以上几个功能应可视，要求有简单界面；

二、项目成果

三、程序原理

1、滑动窗口协议

A、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

以发送窗口尺寸为2，接收窗口尺寸为1

分析：

①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；

②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；

③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；

④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；

⑤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；

⑥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；

⑦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；

⑧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。

B、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（stop－and－wait）。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

C、后退停等协议

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臵超时定时器。只要在所设臵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。

D、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)。

2、用户数据报协议UDP

用户数据报协议（User Datagram Protocol, UDP）是一个简单的面向数据报的传输层协议，正式规范为RFC 768。UDP协议的主要作用是将网络数据流量压缩成数据报的形式。一个典型的数据报就是一个二进制数据的传输单位。每一个数据报的前8个字节用来包含报头信息，剩余字节则用来包含具体的传输数据。