计算机网络课程设计书

计算机网络课程设计说明书

（封面）

学院名称：计算机与信息工程学院

班级名称：网络工程一班

学生姓名：

学号： 201321

题目：滑动窗口协议仿真

指导教师

姓名：邵雪梅

起止日期：

第一部分：正文部分

一，选题背景

早期的网络通信中，通信双方不会考虑网络的拥挤情况直接发送数据。由于大家不知道网络拥塞状况，一起发送数据，导致中间结点阻塞掉包，谁也发不了数据。在数据传输过程中，我们总是希望数据传输的更快一些，但如果发送方把数据发送的过快，接收方就可能来不及接收，这就造成数据的丢失。因此就有了滑动窗口机制来解决这些问题。早期我们使用的是1bit滑动窗口协议，一次只发送一个帧，等收到ack确认才发下一个帧，这样对信道的利用率太低了。因此提出了一种采用累积确认的连续ARQ协议，接收方不必对收到的帧逐个发送ack确认，而是收到几个帧后，对按序到达的最后一个帧发送ack确认。

同1bit滑动窗口协议相比，大大减少了ack数量，并消除了延迟ack对传输效率的影响。但是，这会产生一个新的问题，如果发送方发送了5个帧，而中间的第3个帧丢失了。这时接收方只能对前2个帧发出确认。发送方无法知道后面三个帧的下落，只好把后面的3个帧再重传一次，这就是回退N协议。为了解决这个问题，又提出了选择重传协议。当接收方发现某帧出错后，继续接受后面送来的正确的帧，只是不交付它们，存放在自己的缓冲区中，并且要求发送方重传出错的那一帧。一旦收到重传来的帧后，就可以将存于缓冲区中的其余帧一并按正确的顺序递交给主机。本文主要介绍如何根据滑动窗口协议的原理，在Visual C++的平台上设计一个滑动窗口协议模拟程序，并最终使该程序得以实现。本次程序设计分两部分：第一部分是发送方，第二部分是接收方。通过发送方和接收方之间的数据帧传输模拟，学习滑动窗口协议控制流量的原理和方法，以及滑动窗口协议的工作机制。

二、设计理念

2.1滑动窗口协议工作原理

TCP滑动窗口用来暂存两台计算机间要传送的数据分组。每台运行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。

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（sequence number），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（send window size），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（last acknowledgement received）的序号；LFS表示最近发送的帧（last frame sent）的序号，发送方还维持如下的不变式：LAR-LFS≤SWS 。

2-1滑动窗口协议工作图

窗口协议算法有三个功能：

在不可靠链路上可靠地传输帧

保持帧的传输顺序

支持流量控制

选择重传协议

在选择重传协议中，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)，其工作过程如图所示。显然，选择重发减少了浪费，但要求接收方有足够大的缓冲区空间。

2-2 选择重传协议原理图

三、过程论述

(1）发送方程序流程图：

3-1发送方程序流程图

（2）接收方程序流程图：

3-2接受方程序流程图

功能实现

（1）发送方程序：

本程序设有四个变量：一是窗口大小变量，二是第一帧序列号变量，三是最近发送的帧变量，最后一个是最近收到的确认帧变量。

=NULL;

收到的包是否含收到包的序号与等

待接收的序号是否收到包的序号在接收窗口范围内

N Y

直接提取数据， Y

入接收队列

Y

N 处理在接收队列中的包（如果

是普通包要判断序号，或者进

结束 N

Tand enbaum. Computer Networks(3rdEDITION)[M] . Prentice Hall .1996.

[3] 谢希仁编著《计算机网络》（第5版）——电子工业出版社

[4] 陈洛资. 计算机网络软件设计、开发与编程[M] .北京:科学出版社. 1994.

[5] 高传善. 计算机网络教程[Ｍ] . 上海:复旦大学出版社. 1996.

[6] 谢希仁. 计算机网络[M]. 4版. 北京:电子工业出版社, 2003.

[7] 李仁发.何彦.基于虚拟实验方法的滑动窗口协议分析[J]. 系统仿真学报. 2002. 8 (14) : 1026 - 1063.

学生签名填表日期年月日

第三部分：指导教师评语

第四部分：成绩评定

指导教师签名：填表日期：年月日