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、Exercises1)For one or more selected protocols, make a study of protocolperformance,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 accepted10 1 120 262 13630 219 17640 187 17950 196 19660 187 18770 190 19080 192 19290 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。
测试有效负载和校验和错误率的关系，运行协议5，1000个时间片，设置超时间隔为50，无丢包，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)The checksum error rate Total data frames sent Payloads accepted10 182 9520 172 6830 166 4040 161 2850 149 1060 146 8结论：由表中数据可以看出，校验和错误率越高，收到的有效的负载越少。
测试有效负载和校验和丢包率的关系，运行协议5，1000个时间片，设置超时间隔为50，无校验和错误，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)Lost packet rate Total data frames sent Payloads accepted10 187 10020 176 7130 174 5040 164 2450 155 1560 150 10结论：从表中数据可以看出，丢包率越高，收到的有效的负载就越少。
2)Compare the performance of protocols 5 and 6 in detail with respect topayloads/sec and number of retransmissions for a wide variety of parameters.Under which circumstances is protocol 5 better? protocol 6? Answers:运行：./sim 5 1000 50 0 0 0和./sim 6 1000 50 0 0 0./sim 5 1000 50 0 0 0 ./sim 6 1000 50 0 0 0Total data frames sent Payloads accepted Total data frames sent Payloads accepted196 196 165 165 运行：./sim 5 1000 50 10 10 0和./sim 6 1000 50 10 10 0./sim 5 1000 50 10 10 0 ./sim 6 1000 50 10 10 0Total data frames sent Payloads accepted Total data frames sent Payloads accepted 179 74 137 97 结论：网络状况越差，协议6的影响相对小，即协议6的性能好，当网络都处于理想状况时，即都没有丢包和错误时，两个协议的性能差不多，但整体协议6的性能更好。
原因：协议5为流水线协议，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。
3)The function pick_event() has built-in priorities for events. For example,forprotocol 5, frame arrivals go before timeouts. Experiment with changing these priorities (by reordering the statements in pick_event().What conclusions can you draw?答：当顺序为数据到达，校验和检验，上层数据准备好，超时处理时：设置超时间隔为50，结果见下表：The checksum error rate Lost packet rate Total data frames sent Payloads accepted10 0 190 8610 10 188 6920 10 161 3920 20 155 34当顺序为上层数据准备好，数据到达，校验和检验，超时处理时：设置超时间隔为50，结果见下表：The checksum error rate Lost packet rate Total data frames sent Payloads accepted10 0 191 9610 10 175 7620 10 174 6020 20 179 52当顺序为超时处理时，数据到达，校验和检验，上层数据准备好：设置超时间隔为50，结果见下表：The checksum error rate Lost packet rate Total data frames sent Payloads accepted10 0 175 8510 10 164 7320 10 164 4720 20 156 37通过上面三个的对比，可以看出在相同的条件下，当设置为上层数据准备好，数据到达，校验和检验，超时处理时，收到的有效负载最大。
4)Investigate the number of retransmitted frames as a function of the timeoutinterval for various parameters? Can you determine what the optimum setting should be?答：设置丢包率为0，检验和错误率为0，运行得到如下数据：超时时间间隔Total data framessentPayloads acceptedretransmittedframes10 1 1 62320 262 136 5630 219 176 2840 187 179 750 196 196 060 187 187 070 190 190 080 192 192 090 190 190 0结论：从表中数据可以看出，当设置超时间隔为50时，重传帧最少，并且收到的有效负载最多。