《计算机通信网》实验

计算机通信课程实验实验一、二：通信协议原理实验主要内容实验要求目标和准备实验环境实验设计内容通信模拟软件的使用编解码软件的使用1.实验要求目标在通信模拟实验软件模拟的bit流信道上设计一个通信协议，具有成帧、编解码、差错控制和流量控制功能使用设计的通信协议实现一段文本信息的传输通过本实验体会并掌握通信过程中的一些设计问题和设计方法实验前的准备分组，填写实验报告中的实验小组及其成员记录组内成员设计将在实验中使用的通信协议，成帧方法和编解码方法，填写实验报告中的通信协议设计内容记录实验环境通信模拟软件在两台通过局域网（以太网）连接的计算机之间模拟实现一条二进制比特流传输信道B方2～3人A方2～3人实验室网络（Ethernet）Bit流传输信道通信模拟软件的主界面通信模拟软件为实验者提供二进制数据收发窗口通信模拟软件的功能在局域网内根据实验小组名建立通信传输信道传输二进制比特流，用“0101”比特流模拟信道空闲状态软件的发送窗口一次只能填入250比特数据，相当于信道发送机的发送能力接收时如果提取数据速度太慢，会造成接收缓冲区溢出，相当于信道接收机的缓冲能力软件的接收窗口一次只能显示250比特，相当于信道接收机的处理能力软件执行窗口的底部提供本软件的执行状态信息，可辅助实验者了解信道和实验完成情况实验设计内容小组成员之间需要协调各自的分工，如一个同学操作软件，一个编码，一个解码。小组讨论制定一个成帧方式，以便接收方正确解码4.通信模拟软件的使用建立连接发送数据编码成帧接收数据帧同步、识别解码实验日志4.1建立连接：通过组名建立通过在实验软件中设置相同的组名，同一小组的两台计算机之间方能建立通信关系组名冲突实验软件模拟的是点到点信道，如果多个小组取相同名字，则它们都无法建立通信关系出现这种现象时，可通过点击重新取名按钮，重新取名建立连接成功当实验软件通过检查组名广播，找到另外半组的计算机时：软件界面上的“开始实验”键将从失效状态转为有效状态主界面的状态栏显示“小组已建立，可以开始实验”的信息开始实验实验者点击“开始实验”按钮后，实验软件弹出窗口提示实验者：Linksetup点击“确定”后，实验者可以在模拟bit流信道上发送数据和接收数据“开始实验”按钮失效“重新取名”按钮改名为“停止实验”按钮“发送数据”和“提取数据”按钮生效4.2发送数据实验者一次可以在发送窗口内填入不超过250比特的数据——模拟信道发送机的发送能力点击发送按钮后，发送窗口内的数据将立即被发送给接收方，同时发送窗口自动清空实验者不能在发送窗口内填入除01外的其它数据4.3接收数据每次实验者点击“提取数据”按钮，在接收窗口就会出现接收到的二进制比特流如果发送方没有发送数据，接收窗口内是有规律的0101串，模拟信道可能正在时钟同步接收数据实验者提取数据时将发现对方发送的数据夹在0101串中这是软件模拟真实信道状态的结果实验者必须考虑如何成帧，以正确提取数据信道误码实验软件模拟信道误码是通过在发送时加错误位和接收时加错误位来得到，虽然真实的信道误码不主要由接收机或发送机产生，但软件模拟后的结果与真实信道相同发送误码根据概率计算本次发送是否出现误码，如果应该出现误码则将发送数据的一位设置为错误接收误码根据概率计算本次提取数据时是否出现误码，如果应该出现误码则将提取的数据中某位设置为错误误码率信道误码实验者可以通过实验软件主界面右下角的“配置”按钮调整实验软件模拟的信道差错率，从0％（无错）到100％（一定有错），默认值为10％。发送方的差错率是发送方发送这一帧时的出错概率；接收方的差错率是提取一个窗口数据时的出错概率发送误码接收方被淹没接收方的接收缓冲区大小有限大概相当于2个接收窗口大小如果接收方点击“提取数据”按钮的速率较慢（即模拟接收机处理速度较慢），发送方多次发送很容易造成接收方缓冲溢出实验软件不提示缓冲区溢出实验者需要通过一定的流量控制手段或协议进行流量控制，防止接收方被淹没4.6实验日志记录实验者的所有动作发送的数据接收的数据文件名Datarecd.log作用重建实验过程查找失败或错误的原因5、差错控制和流量控制协议原理停等协议回退N协议选择性重传协议滑动窗口协议停等协议原理（Stopandwait）核心思想发送方在完成一帧数据的发送后，等到接收方应答后再继续传输下一帧的方式差错控制根据接收方的应答，决定是否重传如果接收拒绝，重传如果接收方根本没有收到，或者应答丢了发送定时重传给帧编序号停等协议原理0ACK1ACK（a）00（b）ACKx00（c）ACKxACKTT00（d）ACKxNAK00（e）ACKTACKR00（f）过早超时造成错误ACKT1x0E全双工信道确认帧需要序号RACK0ACK0帧丢失确认丢失帧错误过早超时101滑动窗口协议核心思想解决收发双方的缓冲区设置问题发送窗口：发送方设置一个发送窗口，在窗口内的数据才能连续发送，窗口外的数据不能发送接收窗口：接收方设置一个接收窗口，只接收窗口内的数据，并进行应答。窗口的滑动发送窗口：在收到窗口内数据的确认时滑动到该帧的下一帧接收窗口：高层取走一帧，就向后移动窗口滑动窗口协议（图形化）012345670123456701……帧序号窗口上限窗口下限窗口最后一个收到确认的帧最后一个发送的帧等待发送的帧收到确认，窗口向后移动012345670123456701……发送方最后一个上层取走的帧最后确认的帧等待接收的帧上层取走一帧，窗口向后移动接收方回退N协议（Go_BackN）核心思想为提高发送方效率，让发送方不需等待应答，可以连续发送多个帧差错处理接收方发现错误的帧进行拒绝不应答发送方收到拒绝帧或超时从没有收到应答的帧开始重新传输Go_Back_NGo_Back_N012345678910111213140123RR(1)RR(2)RR(3)RR(4)RR(5)RR(6)RR(7)RR(8)RR(9)RR(10)RR(11)RR(12)RR(13)RR(14)RR(15)RR(0)RR(1)SenderReceiver没有错误时发送方效率很高01234567896789101112RR(1)RR(2)RR(3)RR(4)RR(5)RR(6)REJ(6)REJ(6)REJ(6)RR(7)RR(8)RR(9)RR(10)RR(11)RR(12)RR(13)出现错误时，会浪费信道期望接收的下一帧选择性重传协议核心思想为避免发送方重传时，重复传输那些正确接收的帧，让发送方只重传错误的帧。01234567891061112RR(1)RR(2)RR(3)RR(4)RR(5)RR(6)REJ(6)REJ(6)REJ(6)REJ(6)RR(11)RR(12)RR(13)问题：发方的缓冲区要多大才够？才能回头找到？问题：收方的缓冲区要多大才够？对11之前的所有帧的确认6.编解码软件的使用编码软件（code.exe）解码软件（decode.exe）编码功能实现十进制数、十六进制数转换为指定位数的二进制码流。方便实验者进行数据进制的转换如何从信息编码为数据，则由实验者自行考虑解码软件功能实现二进制流按照指定位数切分为多个数据，并得到数据的十进制和十六进制数据表示形式。实验者可直接将信道模拟软件收到的数据拷贝到解码窗中，进行解码数据表示的信息内容由实验者自行考虑Attention严禁设置任何计算机账号和密码，保持室内清洁在文件管理器的地址栏输入ftp://53,将“pub\计算机通信网(余)”目录内的文件copy到本机Ｅ盘后，在本机运行实验软件注意：计算机重启会自动删除放入Ｃ盘中的文件将收、发差错率设为2%，按小组设计的协议简化版（无差错校验和重传、流量控制），完成第一张纸条内容的收发。将收、发差错率设为20%，按小组设计的完整协议完整版（有差错校验和重传、流量控制），完成第二张纸条内容的收发。记录下每次收发的内容和对应的bit流Attention做完实验后各小组上交填好的实验信息条将