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1、课程设计报告学 院： *专业名称： 软件工程课程名称： 网络技术课程设计课程代码： *所在班级： *学 号： *姓 名： *课题名称： ARQ 协议模拟实现任课教师： *完成时间： 2013目 录第 1 章 实验介绍.11. 1 实验目的1第 2 章 协议介绍.12. 1 停止等待协议的简单介绍（ARQ）.12. 2 停等协议中相关事件的介绍.12. 3 连续 ARQ 协议简述.22. 3.1 介绍.22. 3.2 特点原理.2第 3 章 实验环境.33. 1 实验环境3第 4 章 停止等待 ARQ 协议.34. 1 实验内容.34. 2 实验步骤.44. 3 停等协议的模拟实现.44. 4
2、实验结果.9第 5 章 连续 ARQ 协议.125. 1 实验内容.125. 2 实验设计及分析.125. 2.1 窗口机制总体设计及分析.12 5. 2.2 协议选择及分析.135. 2.3 发送方与接收方设计流程.135. 3 程序测试.18引 言ARQ 协议中，发送方每发送一个字符便要启动计时器，在规定时间内，若发送方未收到接收方返回的确认信息，则认为超时，需重发原字符。经过思考，我通过 for 循环反复读取 file2 文件实现了这一定时功能，而循环的次数则决定定时器的时间。此外还可利用 c+语言自带的 time（）函数来实现计时功能。此外，为方便读取中间结果，file2 文件的内容每
3、次都会更新，并且采用简单的字符代表复杂的字符串，这些简化都使程序更加简洁，但并未影响整个模拟功能的实现。为了更加流畅地更新、利用文件中的数据，sender（）函数调用了receiver（）函数，以及时对文件数据进行接收端的相应处理，以供发送端使用。从而模拟实现整个发送接收过程。0第 1 章实验介绍11 实验目的(1)掌握停止等待协议的基本原理(2)理解数据链路层的主要功能（数据出错控制，数据重复控制，数据丢失控制等等）(3)分析简单的协议数据单元(4)掌握停止等待协议的运行机制(5)了解连续 ARQ 协议(6)掌握滑动窗口的工作机制第 2 章协议介绍2. 1 停止等待协议简单介绍（ARQ）：
4、停止等待协议是数据链路层的几个协议中最基本的协议，是数据链路层各种协议的基础。此实验是基于 winsock 编程，是在 VC+6.0 的 windows 界面下和控制台下实现的。它采用客户机/服务器（C/S）模型。停止等待协议就是通过双方的收发数据而达到相互通信的目的。在通信时，当收方收到一个正确的数据帧后，便会向发送方发送一个确认帧 ACK,表示发送的数据正确接收。当发送方收到确认帧后才能发送一个新的数据帧，这样就实现了接收方对发送方的流量控制。由于通信线路质量各方面的影响，数据帧从发送方到接收方传输的过程中可能会出现差错。为了保证数据的正确性和完整性，接收方在收到数据后，会用一定的方法对接
5、收到的数据进行差错检验，所以接收方很容易检测出收到的数据帧是否出现差错。当接收方发现收到的数据出现差错时，就会向发送方发送一个否认帧 NAK,表示对方发送的数据错误。发送方会根据接收方发来的信息做出相应的操作。采用这样的有效的检错机制，数据链路层可以对上面的网络层提供了可靠的传输的服务。2. 2 停等协议中相关事件的介绍帧丢失：有时，链路上的噪声干扰很严重，或者由于其他的一些原因，接收方收不到发送方发送过来的数据帧，这种情况称为数据帧丢失。发生数据帧丢失时，接收方自然不会向发送方发送任何应答帧。如果发送方要等收到收方的应答信息后再发送下一个数据帧，那么双方将永远等下去，这样就出现了死锁现象。为
6、了解决这个问题，可在发送方发送完一个数据帧后，就启动一个超时定时器。若到了超时定时器所设置的重发时间 tout仍收不到收方的任何应答帧，则发送方就重传前面所发送的这一数据帧。如果在重传时间 tout内收到确认信息，则将超时定时器清零并停止计时。t out一般的时间设置为略大于“从发完数据帧到收到确认帧所需的平均时间” 。1帧重复：若丢失的是应答帧，则超时重发将会使接收方收到两个同样的数据帧。由于接收方无法识别重复的数据帧，因而在接收方收到的数据中出现了一种接收序号差错，称为重复帧。要解决这个问题，必须使每一个数据帧带上不同的发送序号。若接收方收到序号相同的数据帧，就表明出现了重复帧。这时接收方
7、应当丢弃这个重复帧，同时向发送方发送一个确认帧。因为接收方这时已经知道发送方没有收到上一次发送的确认帧。大家都知道，任何一个编号系统的序号所占用的比特数应是有限的。经过一段时间，发送序号就可重复。使用序号占用的比特数越少，数据传输的额外开销就越少。对于停等协议，由于每发送一个数据帧就停止等待，用一个比特来编号就够了，也就是说序号轮流使用 0 和 1。帧出错：数据在传输的过程中，不可能保证 100%的正确传输，而错误的数据帧对于接收方来说是没有什么意义的。为了避免收到错误的数据帧，接收方在收到数据帧后，就会采用一定的机制对收到的数据帧进行校验，当校验数据正确时，会向高层传送该帧，反之，则丢弃该帧
8、，从而对上面的网络层提供了传输的服务。2. 3 连续 ARQ 协议简述2.3.1 介绍回退 n 帧（go-back-n ）GBN，以及选择性重传（selective repeat）ARQ ，两种协议是 滑动窗口技术与请求重发技术的结合，由于窗口尺寸开到足够大时，帧在线路上可以连续地流动，因此又称其为连续 ARQ 协议。 连续重发请求 ARQ 方案是指发送方可以连续发送一系列 信息帧，即不用等前一帧被确认便可继续发送下一帧，效率大大提高。但在这种重发请求方案中，需要在发送方设置一个较大的缓冲 存储空间（称作重发表） ，用以存放若干待确认的信息帧。当发送方收到对某信息帧的确认帧后，便可从重发表中将
9、该信息帧删除。所以，连续重发请求 ARQ 方案的链路 传输效率大大提高，但相应地需要更大的缓冲存储空间。 在这一协议中，当发送站点发送完一个 数据帧后，不是停下来等待应答帧，而是可以连续再发送若干个数据帧。如果在此过程中又收到了接收端发来的应答帧，那么还可以接着发送数据帧。由于减少了等待时间，整个通信的 吞吐量就提高了。 ARQ 代表的是 自动重传请求（Auto Repeat reQuest,ARQ） ，而 GBN 与选择重传都属于其中。其中 BGN 的接收窗口是 1，且具有累计确认的特点。而选择重传没有累计确认的特点。2.3.2 特点与原理连续重发请求 ARQ 方案的特点如下：（1）发送方连
10、续发送信息帧，而不必等待确认帧的返回；（2）在重发表中保存所发送的每个帧的备份；（3）重发表按先进先出（FIFO）队列规则操作；（4）接收方对每一个正确收到的信息帧返回一个确认帧，每一个确认帧包含一个惟一的序号，随相应的确认帧返回；（5）接收方保存一个接收次序表，包含最后正确收到的信息帧的序号。当发送方收到相应信息帧的确认后，从重发表中删除该信息帧的备份；2（6）当发送方检测出失序的确认帧（即第 N 号信息帧和第 N+2 号信息帧的确认帧已返回，而 N+1 号的确认帧未返回）后，便重发未被确认的信息帧图 2-1 连续 ARQ 协议工作原理第 3 章实验环境3. 1 实验环境 在 visual
11、studio 环境下，采用 c+程序设计语言，模拟实现 ARQ 协议。第 4 章停止等待 ARQ 协议4. 1 实验内容（1）p1 模拟发送方：首先从界面读取待发送字符（每接受一个字符的输入） ，保存到文件 file1.txt 中，并启动计时器；（2）p2 模拟接收方，它从 file1.txt 中查找是否有新字符到来，并提供模拟界面给用户选择：1、 Ack接收该字符2、 NAK-丢弃3、无反应-导致超时将用户选择的结果记录到 file2.txt 中；接收的字符保存到 file3.txt 中；（3）p1 等待接收方应答：读取 file2.txt 决定下面的操作：1、如果是 ACK，则继续接收用户
12、输入；2、如果是 NAK，则重传该字符；3、如果超时仍没有新的 ACK 或 NAK，则重传该字符。3注：file1.txt 要发送的串， file2.txt 保存中间结果， file3.txt 接受的串，由实验者自己生成。4. 2 实验步骤（1）编写 receiver（）函数模拟接收端的相应处理过程；（2）编写 sender（）函数模拟发送端相应处理过程，其中 sender 函数调用了 receiver（）函数；（3）编写主函数 main（）函数，调用 sender（）和 receiver（）函数来实现整个发送接收过程，进而模拟了 ARQ 协议的实现。4. 3 停等协议的模拟实现#includ
13、e #include #include /下面是两个函数原型void receiver(int ,fstream /接收方void sender(fstream &datafile1,fstream &datafile2,ofstream /发送方void main()fstream datafile1,datafile2;ofstream datafile3;cout=A&rre;datafile2.open(file2,ios:out);if(!datafile2)coutZ)/读取的字符无效，即接受字符出错coutre;datafile3.open(file3);if(!datafile3)5couts;datafile1.open(file1,ios:out|ios:in);if(
