实验5 滑动窗口实验实验报告

滑动窗口实验

一、实验目的

实现一个滑动窗口协议的数据传送部分，目的在于使学生更好地理解基本滑动窗口协议的基本工作原理，掌握计算机网络协议的基本实现技术。

二、实验原理

（1）窗口机制

滑动窗口协议的基本原理就是在任意时刻，发送方都维持了一个连续的允许发送的帧的序号，称为发送窗口；同时，接收方也维持了一个连续的允许接收的帧的序号，称为接收窗口。发送窗口和接收窗口的序号的上下界不一定要一样，甚至大小也可以不同。不同的滑动窗口协议窗口大小一般不同。发送方窗口内的序列号代表了那些已经被发送，但是还没有被确认的帧，或者是那些可以被发送的帧。（2）1比特滑动窗口协议

当发送窗口和接收窗口的大小固定为1时，滑动窗口协议退化为停等协议（stop-and-wait）。该协议规定发送方每发送一帧后就要停下来，等待接收方已正确接收的确认（acknowledgement）返回后才能继续发送下一帧。由于接收方需要判断接收到的帧是新发的帧还是重新发送的帧，因此发送方要为每一个帧加一个序号。由于停等协议规定只有一帧完全发送成功后才能发送新的帧，因而只用一比特来编号就够了。

（3）后退n协议

由于停等协议要为每一个帧进行确认后才继续发送下一帧，大大降低了信道利用率，因此又提出了后退n协议。后退n协议中，发送方在发完一个数据帧后，不停下来等待应答帧，而是连续发送若干个数据帧，即使在连续发送过程中收到了接收方发来的应答帧，也可以继续发送，且发送方在每发送完一个数据帧时都要设置超时定时器，只要在所设置的超时时间内仍收到确认帧，就要重发相应的数据帧。

如：当发送方发送了N个帧后，若发现该N帧的前一个帧在计时器超时后仍未返回其确认信息，则该帧被判为出错或丢失，此时发送方就不得不重新发送出错帧及其后的N帧。

三、实验步骤

1）程序源码

// SlidingWindowDlg.h : 头文件

#pragma once

#include "protocol.h"

#include "afxwin.h"

#include "afx.h"

#include "afxcmn.h"

// CSlidingWindowDlg对话框

class CSlidingWindowDlg : public CDialog

{

// 构造

public:

CSlidingWindowDlg(CWnd* pParent = NULL); // 标准构造函数

// 对话框数据

enum { IDD = IDD_SLIDINGWINDOW_DIALOG };

protected:

virtual void DoDataExchange(CDataExchange* pDX); // DDX/DDV 支持

// 实现

protected:

HICON m_hIcon;

// 生成的消息映射函数

virtual BOOL OnInitDialog();

afx_msg void OnSysCommand(UINT nID, LPARAM lParam);

afx_msg void OnPaint();

afx_msg HCURSOR OnQueryDragIcon();

DECLARE_MESSAGE_MAP()

public:

CStringm_szDestination;

CStringm_szSendFile;

CStringm_szSavePath;

afx_msg void OnBnClickedButtonSavePath();

afx_msg void OnBnClickedButtonSendFile();

public:

afx_msg void OnBnClickedButtonListen(); private:

CProtocolm_myProtocol;

public:

afx_msg void OnTimer(UINT_PTR nIDEvent);

void OnReceive(void * buf , UINT nBytes); private:

UINT m_nDestPort;

CListBoxm_listSend;

CListBoxm_listReceive;

UINT m_nLocalPort;

public:

afx_msg void OnBnClickedButtonSend(); private:

static UINT SendThread(LPVOID p);

CFilem_fileSave;

ULONGLONG m_nRecvFileSize;

ULONGLONG m_nRecvNow;

CProgressCtrlm_proSend;

CProgressCtrlm_proReceive;

};

// SlidingWindowDlg.cpp : 实现文件

#include "stdafx.h"

#include "SlidingWindow.h"

#include "SlidingWindowDlg.h"

#include "Protocol.h"

#ifdef _DEBUG

#define new DEBUG_NEW

#endif

typedefstruct

{

CHAR szIdentify[8];

TCHAR szName[MAX_PATH];

ULONGLONG nLength;

} HEADE;

// 用于应用程序“关于”菜单项的CAboutDlg对话框

class CAboutDlg : public CDialog

{

public:

CAboutDlg();

// 对话框数据

enum { IDD = IDD_ABOUTBOX };

protected:

virtual void DoDataExchange(CDataExchange* pDX); // DDX/DDV 支持// 实现

protected:

DECLARE_MESSAGE_MAP()

};

CAboutDlg::CAboutDlg() : CDialog(CAboutDlg::IDD)

{

}

void CAboutDlg::DoDataExchange(CDataExchange* pDX)

{

CDialog::DoDataExchange(pDX);

}

BEGIN_MESSAGE_MAP(CAboutDlg, CDialog)

END_MESSAGE_MAP()

// CSlidingWindowDlg对话框

CSlidingWindowDlg::CSlidingWindowDlg(CWnd* pParent /*=NULL*/) : CDialog(CSlidingWindowDlg::IDD, pParent)

, m_szDestination(_T("localhost"))

, m_szSendFile(_T(""))

, m_szSavePath(_T(""))

, m_nDestPort(52520)

, m_nLocalPort(52520)

, m_nRecvFileSize(0)

, m_nRecvNow(0)

{

m_hIcon = AfxGetApp()->LoadIcon(IDR_MAINFRAME);

}

void CSlidingWindowDlg::DoDataExchange(CDataExchange* pDX)

{

CDialog::DoDataExchange(pDX);

DDX_Text(pDX, IDC_DESTINATION, m_szDestination);

DDX_Text(pDX, IDC_SEND_FILE, m_szSendFile);

DDX_Text(pDX, IDC_SAVE_PATH, m_szSavePath);

DDX_Text(pDX, IDC_DESTINATION_PORT, m_nDestPort);

DDV_MinMaxUInt(pDX, m_nDestPort, 1, 65535);

DDX_Control(pDX, IDC_LIST_SEND, m_listSend);

DDX_Control(pDX, IDC_LIST_RECEIVE, m_listReceive);

DDX_Text(pDX, IDC_OWN_PORT, m_nLocalPort);

DDV_MinMaxUInt(pDX, m_nLocalPort, 1, 65535);

DDX_Control(pDX, IDC_PROGRESS_RECEIVE, m_proReceive);

DDX_Control(pDX, IDC_PROGRESS_SEND, m_proSend);

}

BEGIN_MESSAGE_MAP(CSlidingWindowDlg, CDialog)

ON_WM_SYSCOMMAND()

ON_WM_PAINT()

ON_WM_QUERYDRAGICON()

//}}AFX_MSG_MAP

ON_BN_CLICKED(IDC_BUTTON_SAVE_PATH,

&CSlidingWindowDlg::OnBnClickedButtonSavePath)

ON_BN_CLICKED(IDC_BUTTON_SEND_FILE,

&CSlidingWindowDlg::OnBnClickedButtonSendFile)

ON_BN_CLICKED(IDC_BUTTON_LISTEN, &CSlidingWindowDlg::OnBnClickedButtonListen) ON_WM_TIMER()

ON_BN_CLICKED(IDC_BUTTON_SEND, &CSlidingWindowDlg::OnBnClickedButtonSend) END_MESSAGE_MAP()

// CSlidingWindowDlg消息处理程序

BOOL CSlidingWindowDlg::OnInitDialog()

{

CDialog::OnInitDialog();

// 将“关于...”菜单项添加到系统菜单中。

// IDM_ABOUTBOX 必须在系统命令范围内。

ASSERT((IDM_ABOUTBOX & 0xFFF0) == IDM_ABOUTBOX);

ASSERT(IDM_ABOUTBOX < 0xF000);

CMenu* pSysMenu = GetSystemMenu(FALSE);

if (pSysMenu != NULL)

{

CStringstrAboutMenu;

strAboutMenu.LoadString(IDS_ABOUTBOX);

if (!strAboutMenu.IsEmpty())

{

pSysMenu->AppendMenu(MF_SEPARATOR);

pSysMenu->AppendMenu(MF_STRING, IDM_ABOUTBOX, strAboutMenu);

}

}

// 设置此对话框的图标。当应用程序主窗口不是对话框时，框架将自动

// 执行此操作

SetIcon(m_hIcon, TRUE); // 设置大图标

SetIcon(m_hIcon, FALSE); // 设置小图标

// TODO: 在此添加额外的初始化代码

m_myProtocol.SetParent(this);

return TRUE; // 除非将焦点设置到控件，否则返回TRUE

}

void CSlidingWindowDlg::OnSysCommand(UINT nID, LPARAM lParam)

{

if ((nID& 0xFFF0) == IDM_ABOUTBOX)

{

CAboutDlgdlgAbout;

dlgAbout.DoModal();

}

else

{

CDialog::OnSysCommand(nID, lParam);

}

}

// 如果向对话框添加最小化按钮，则需要下面的代码

// 来绘制该图标。对于使用文档/视图模型的MFC 应用程序，

// 这将由框架自动完成。

void CSlidingWindowDlg::OnPaint()

{

if (IsIconic())

{

CPaintDC dc(this); // 用于绘制的设备上下文

SendMessage(WM_ICONERASEBKGND, reinterpret_cast(dc.GetSafeHdc()), 0);

// 使图标在工作区矩形中居中

intcxIcon = GetSystemMetrics(SM_CXICON);

intcyIcon = GetSystemMetrics(SM_CYICON);

CRectrect;

GetClientRect(&rect);

int x = (rect.Width() - cxIcon + 1) / 2;

int y = (rect.Height() - cyIcon + 1) / 2;

// 绘制图标

dc.DrawIcon(x, y, m_hIcon);

}

else

{

CDialog::OnPaint();

}

}

//当用户拖动最小化窗口时系统调用此函数取得光标

//显示。

HCURSOR CSlidingWindowDlg::OnQueryDragIcon()

{

return static_cast(m_hIcon);

}

void CSlidingWindowDlg::OnBnClickedButtonSavePath()

{

// TODO: 在此添加控件通知处理程序代码

UpdateData(TRUE);

PIDLIST_ABSOLUTE pIDL;

TCHAR szPath[_MAX_PATH];

BROWSEINFO bo;

ZeroMemory(&bo,sizeof(bo));

bo.hwndOwner = this->m_hWnd;

bo.ulFlags = BIF_USENEWUI|BIF_RETURNFSANCESTORS|BIF_RETURNONLYFSDIRS;

bo.lpszTitle = _T("请选择保存目录");

pIDL = SHBrowseForFolder(&bo);

SHGetPathFromIDList(pIDL,szPath);

m_szSavePath.Format(_T("%s"),szPath);

if (m_szSavePath.GetLength() != 0)

{

if (m_szSavePath.GetAt(m_szSavePath.GetLength() - 1) != _T('\\'))

{

m_szSavePath.AppendChar(_T('\\'));

}

GetDlgItem(IDC_BUTTON_LISTEN)->EnableWindow(TRUE);

}

CoTaskMemFree(pIDL);

UpdateData(FALSE);

}

void CSlidingWindowDlg::OnBnClickedButtonSendFile()

{

// TODO: 在此添加控件通知处理程序代码

CFileDialog fd(TRUE,_T("*.*"),NULL,OFN_FILEMUSTEXIST|OFN_HIDEREADONLY,_T("All Files (*.*)|*.*||"),this);

fd.m_ofn.lStructSize = 88;

if (fd.DoModal() == IDOK)

{

UpdateData(TRUE);

m_szSendFile = fd.GetPathName();

UpdateData(FALSE);

GetDlgItem(IDC_BUTTON_SEND)->EnableWindow(TRUE);

}

}

void CSlidingWindowDlg::OnBnClickedButtonListen()

{

// TODO: 在此添加控件通知处理程序代码

UpdateData(TRUE);

CString tem;

GetDlgItem(IDC_BUTTON_LISTEN)->GetWindowText(tem);

if (tem == _T("监听"))

{

if (m_myProtocol.Create(m_nLocalPort) == FALSE)

{

m_listSend.AddString(_T("错误:无法开启!"));

return;

}

m_myProtocol.Start();

GetDlgItem(IDC_BUTTON_LISTEN)->SetWindowText(_T("停止"));

GetDlgItem(IDC_OWN_PORT)->EnableWindow(FALSE);

}

else

{

GetDlgItem(IDC_BUTTON_LISTEN)->SetWindowText(_T("监听"));

GetDlgItem(IDC_OWN_PORT)->EnableWindow(TRUE);

m_myProtocol.Stop();

}

UpdateData(FALSE);

}

void CSlidingWindowDlg::OnTimer(UINT_PTR nIDEvent)

// TODO: 在此添加消息处理程序代码和/或调用默认值

m_myProtocol.Timeout(nIDEvent - 1);

}

void CSlidingWindowDlg::OnReceive(void * buf , UINT nBytes)

{

if (nBytes == sizeof(HEADE))

{

HEADE * pHeader;

pHeader = (HEADE *)buf;

if (memcmp(pHeader->szIdentify,"@HEADZGF",8) == 0)

{

m_fileSave.Open(m_szSavePath + pHeader->szName,CFile::modeCreate|CFile::modeWrite);

m_nRecvFileSize = pHeader->nLength;

m_nRecvNow = 0;

m_listReceive.AddString(_T("开始接收文件..."));

m_listReceive.AddString(_T("文件名:") + CString(pHeader->szName) );

return;

}

}

m_fileSave.Write(buf,nBytes);

m_nRecvNow += nBytes;

m_proReceive.SetPos((int)((m_nRecvNow/(double)m_nRecvFileSize)*100));

if (m_nRecvNow == m_nRecvFileSize)

{

m_fileSave.Close();

m_proReceive.SetPos(100);

m_listReceive.AddString(_T("接收完成!"));

m_proReceive.SetPos(0);

}

}

void CSlidingWindowDlg::OnBnClickedButtonSend()

{

// TODO: 在此添加控件通知处理程序代码

UpdateData(TRUE);

if (m_myProtocol.SetDestination(m_szDestination,m_nDestPort) == FALSE)

{

m_listSend.AddString(_T("错误:找不到目标主机"));

return;

}

if (m_myProtocol.Create(0) == FALSE)

{

m_listSend.AddString(_T("错误:无法创建套接字"));

return;

}

m_myProtocol.Start();

AfxBeginThread(SendThread,this);

}

UINT CSlidingWindowDlg::SendThread(LPVOID p)

{

CSlidingWindowDlg *my = (CSlidingWindowDlg *)p;

CFile file;

CString name;

BYTE buf[MAX_PKT];

HEADE header;

UINT nRead;

ULONGLONG nTotal;

ULONGLONG nNow = 0;

if (file.Open(my->m_szSendFile,CFile::modeRead) == FALSE)

{

my->m_listSend.AddString(_T("错误:无法打开文件"));

return 1;

}

(my->GetDlgItem(IDC_BUTTON_SEND))->EnableWindow(FALSE);

my->m_listSend.AddString(_T("开始发送!"));

name = file.GetFileName();

memcpy(header.szIdentify,"@HEADZGF",8);

lstrcpy(header.szName,name);

header.nLength = file.GetLength();

nTotal = header.nLength;

my->m_myProtocol.SendPacket(&header,sizeof(HEADE));

while(nNow

{

nRead = file.Read(buf,MAX_PKT);

my->m_myProtocol.SendPacket(buf,nRead);

nNow += nRead;

my->m_proSend.SetPos((int)((nNow/(double)nTotal)*100));

}

my->m_proSend.SetPos(100);

my->m_listSend.AddString(_T("发送完成!"));

(my->GetDlgItem(IDC_BUTTON_SEND))->EnableWindow(TRUE);

my->m_proSend.SetPos(0);

return 0;

}

2）实验结果

a）创建测试目录与测试文件：

b）开启一个客户端（作为实验的接收端），并确立监听端口与目标端口：

c）开启一个客户端（作为实验的发送端），并确立监听端口与目标端

口：

d）发送文件：

e）接收文件：

f）查看最终结果：

四、实验小结

1.采用滑动窗口中的选择重发协议实现了一个文件传输程序。

2.由于UDP协议与数据链路层有一个重要不同就是先发不一定先到，所以若用UDP模拟链路层滑动窗口协议，较理想的就是选择重发协议（我也实现了返回n，实际测试速度远不如选择重发）而且序号应很大，否则可能出错。由于实际文件传输基本不会双向同时传输，故我取消了捎带回复机制，选择单独发送ACK，以加快速度。

3.程序的使用方法就是，打开两个客户端，一个发送一个接收。收端

先选择保存路径然后点监听，发送端选择文件然后点发送。