滑动窗口协议模拟程序.docx

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1、课程设计5---滑动窗口协议模拟程序的设计与实现姓名：学号：一、目标任务（1）了解网络协议编程的基本知识；（2）了解滑动窗口协议的工作机制；（3）使用编程语言编写一个滑动窗口协议的模拟程序，按要求实现程序。二、编程语言C语言三、滑动窗口协议介绍3.1滑动窗口协议工作原理TCP协议在工作时，如果发送端的TCP协议软件每传输一个数据分组后，必须等待接收端的确认才能够发送下一个分组，由于网络传输的时延，将有大量时间被用于等待确认，导致传输效率低下。为此TCP在进行数据传输时使用了滑动窗口机制。TCP滑动窗口用来暂存两台计算机间要传送的数据分组。每

2、台运行TCP协议的计算机有两个滑动窗口：一个用于数据发送，另一个用于数据接收。发送端待发数据分组在缓冲区排队等待送出。被滑动窗口框入的分组，是可以在未收到接收确认的情况下最多送出的部分。滑动窗口左端标志X的分组，是已经被接收端确认收到的分组。随着新的确认到来，窗口不断向右滑动。TCP协议软件依靠滑动窗口机制解决传输效率和流量控制问题。它可以在收到确认信息之前发送多个数据分组。这种机制使得网络通信处于忙碌状态，提高了整个网络的吞吐率，它还解决了端到端的通信流量控制问题，允许接收端在拥有容纳足够数据的缓冲之前对传输进行限制。在实际运行中，TCP

3、滑动窗口的大小是可以随时调整的。收发端TCP协议软件在进行分组确认通信时，还交换滑动窗口控制信息，使得双方滑动窗口大小可以根据需要动态变化，达到在提高数据传输效率的同时，防止拥塞的发生。　称窗口左边沿向右边沿靠近为窗口合拢，这种现象发生在数据被发送和确认时。当窗口右边沿向右移动时将允许发送更多的数据，称之为窗口张开。这种现象发生在另一端的接收进程读取已经确认的数据并释放了TCP的接收缓存时。当右边沿向左移动时，称为窗口收缩。HostRequirementsRFC强烈建议不要使用这种方式。但TCP必须能够在某一端产生这种情况时进行处理。如果左

4、边沿到达右边沿，则称其为一个零窗口。3.2滑动窗口算法滑动窗口算法工作过程如下：首先，发送方为每1帧赋一个序号（sequencenumber），记作SeqNum。现在，我们忽略SeqNum是由有限大小的头部字段实现的事实，而假设它能无限增大。发送方维护3个变量：发送窗口大小（sendwindowsize），记作SWS，给出发送方能够发 送但未确认的帧数的上界； LAR表示最近收到的确认帧（lastacknowledgementreceived）的序号；LFS表示最近发送的帧（lastframesent）的序号，发送方还维持如下的不变式：LA

5、R-LFS≤SWS 。图3-1滑动窗口算法的时间线当一个确认到达时，发送方向右移动LAR，从而允许发送方发送另一帧。同时，发送方为所发的每个帧设置一个定时器，如果定时器在ACK到达之前超时，则重发此帧。注意：发送方必须存储最多SWS个帧，因为在它们得到确认之前必须准备重发。接收方维护下面3个变量：接收窗口大小（receivewindowsize），记为RWS，给出接收方所能接收的无序帧数目的上界；LAF表示可接收帧（largestacceptableframe）的序号；LFR表示最近收到的帧（lastframereceived）的序号。接收

6、方也维持如下不变式：LFS-LAR≤SWS 图3-2接收方的滑动窗口当一个具有顺序号SeqNum的帧到达时，接收方采取如下行动：如果SeqNum≤LFR或SeqNum>LAF，那么帧不在接收窗口内，于是被丢弃；如果LFR＜SeqNum≤LAF，那么帧在接收窗口内，于是被接收。现在接收方需要决定是否发送一个ACK。设SeqNumToACK表示未被确认帧的最大序号，则序号小于或等于SeqNumToACK的帧都已收到。即使已经收到更高序号的分组，接收方仍确认SeqNumToACK的接收。这种确认被称为是累积的（cumulative）。然后它设置L

7、FA=SeqNumToACK，并调整LFA=LFR+RWS。LFRLFR图3-3接收方的滑动窗口窗口协议算法有三个功能：l在不可靠链路上可靠地传输帧l保持帧的传输顺序l支持流量控制一、设计方案及分析4.1窗口机制总体设计及分析图4-1发送方和接收方状态示意图 设计分析：（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帧但尚未确认返回信息。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

8、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）