程序设计报告

（2011/2012学年第一学期）

题目：数据链路层滑动窗口协议的设计

与实现

专业网络工程

学生姓名朱瑞霖、李小明

学生学号 09211517 、 09211524

日期 2011-12-01

一、实验内容和实验目的

利用所学数据链路层原理，自己设计一个滑动窗口协议，在仿真环境下编程实现有噪音信道环境下两站点之间无差错双工通信。信道模型为8000bps 全双工卫星信道，信道传播时延270毫秒，信道误码率为10-5，信道提供字节流传输服务，网络层分组长度固定为256字节。通过该实验，进一步巩固和深刻理解数据链路层误码检测的CRC 校验技术，以及滑动窗口的工作机理。滑动窗口机制的两个主要目标：

(1) 实现有噪音信道环境下的无差错传输;

(2)充分利用传输信道的带宽。

在程序能够稳定运行并成功实现第一个目标之后，运行程序并检查在信道没有误码和存在误码两种情况下的信道利用率。为实现第二个目标，提高滑动窗口协议信道利用率，需要根据信道实际情况合理

地为协议配置工作参数，包括滑动窗口的大小和重传定时器时限以及ACK 搭载定时器的时限。这些参数的设计，需要充分理解滑动窗口协议的工作原理并利用所学的理论知识，经过认真的推算，计算出最优

取值，并通过程序的运行进行验证。

通过该实验提高同学的编程能力和实践动手能力，体验协议软件在设计上各种问题和调试难度，设计在运行期可跟踪分析协议工作过程的协议软件，巩固和深刻理解理论知识并利用这些知识对系统进行优化，对实际系统中的协议分层和协议软件的设计与实现有基本的认识。

二、实验环境

Window操作系统下，Microsoft Visual C++ 6.0 集成化开发环境。

三、实验分工

协议5主要由李小明完成，协议6主要由朱瑞霖完成，两协议的测试以及部分参数的设定、测试由两人共同完成。实验报告由李小明和朱瑞霖共同整理完成。

四、软件设计

1、数据结构分析

（a）协议五

#define inc(k)if(k

inc宏定义了窗口更新函数，按循环式前进更新。

#define DATA_TIMER 2800

DATA_TIMER定义了超时重发的定时器时间

#MAX_SEQ 7

MAX_SEQ定义了最大窗口序列

#pragma comment(lib,"Protocol.lib")

该句用来导入静态链接库Protocol.lib

typedef struct{

unsigned char kind; /* FRAME_DATA */

unsigned char ack; //ACK number

unsigned char seq; //seq bumber unsigned char data[PKT_LEN]; //净荷域

unsigned int padding; //存放CRC 校验和 }frame;

int between(unsigned char a,unsigned char b,unsigned char c)

判断帧有没有在当前窗口中

static void put_frame(unsigned char *frame, int len)

在帧上计算添加校验和，再发送至物理层

static void send_data_frame(void)

将帧传递给物理层传送，并开始计时器计时

2、算法流程图

(b)协议六

#define MAX_SEQ 31

MAX_SEQ 定义了最大窗口序列 #define DATA_TIMER 3800

DATA_TIMER 定义了超时重发的定时器时间 #define ACK_TIMER 1100

ACK_TIMER 定义了ACK 定时器超时重发时间 #define NR_BUFS 16

start switch

NETWORK_L AYER_READY

PHYSICAL_LAY ER_READY

FRAME_RE CEIVED

DATA_TI MEOUT

ACK_TIM EOUT

get_p acket send_da ta_frame inc break

break break

break break

phl_re ady = 1

resend one frame

send ack frame

stop_t imer frame_ex pected? start_ack_timer Y N

(nbuffered < MAX_SEQ && phl_ready

enable_netw ork_layer(); disable_net work_layer();

Y N

NR_BUFS定义了缓冲

#define inc(k)if(k

inc宏定义了窗口更新函数，按循环式前进更新。

帧结构定义如下:

typedef struct FRAME {

unsigned char kind;

seq_nr ack;

seq_nr seq;

packet data;

unsigned int padding;

}Frame;

为了体现出网络层数据包与帧结构的不同，对帧结构进行再次封装。不过由于程序没用到网络层方面的东西，因此网络层包结构只包含帧结构字段，不包含其他字段。

其定义如下：

typedef struct{

unsigned char info[PKT_LEN];

}packet;

PKT_LEN帧结构最大长度。

#pragma comment(lib,"Protocol.lib")

该句用来导入静态链接库Protocol.lib

bool no_nak=true;

该全局变量用来判断表示没有NAK，可以用来提高发送效率。

static int phl_ready = 0;

静态变量用来标示物理层状态，物理层Ready用phl_ready=1表示，未准备好用0表示。

Event表示到达事件类型，arg打印日志时候库函数用到，len用来保存返回的包长度。

int event,arg,len=0;

帧变量r定义如下：

Frame r;

其他定义。

seq_nr next_frame_to_send;

seq_nr ack_expected;

seq_nr frame_expected;

seq_nr too_far;

seq_nr nbuffered;

packet out_buf[NR_BUFS];

packet in_buf[NR_BUFS];

bool arrived[NR_BUFS];