计算机网络实验报告

计算机网络实验报告学院名称：信息科学与工程学院专业班级：姓名：学号：指导老师：模拟路由算法的实现一、实验目的本实验是计算机网络课程的实践性锻炼环节。

通过实验，帮助学生更好地掌握网络通信协议的实现技术，锻炼学生应用高级编程语言完成通信编程的能力，使学生加深对网络协议本质的理解，巩固课堂所学的理论知识。

二、实验内容1.模拟距离向量路由算法的路由表交换过程，演示每轮交换后路由表的变化。

2.实现链路状态路由算法中的最短路径算法。

三、实验原理※距离向量算法（也称为Bellman-Ford算法）则要求每个路由器发送其路由表全部或部分信息，但仅发送到邻近结点上。

从本质上来说，链路状态算法将少量更新信息发送至网络各处，而距离向量算法发送大量更新信息至邻接路由器。

——由于链路状态算法收敛更快，因此它在一定程度上比距离向量算法更不易产生路由循环。

※链路状态算法（也称最短路径算法）发送路由信息到互联网上所有的结点，然而对于每个路由器，仅发送它的路由表中描述了其自身链路状态的那一部分,其算法思想是每一个路由算法必须完成以下的工作，发现它的邻居节点，并知道其网络地址，测量到各邻居节点的延迟或者开销，构造一个分组，分组中包含所有它刚刚知道的信息，将这个分组发送给所有其他的路由器，计算出到每一个其他路由器的最短路径四、部分源程序距离向量路由算法#include "stdio.h"#include "stdlib.h"#include "conio.h"#define MAX 100typedef struct{int dis;int from;}RoutNode;RoutNode data[MAX][MAX];int InitData();void OutputRoutData(int k);void Communication(int recv, int send, int k);void Exchange(int k);void main(){int start, end, i , k;k = InitData();printf("初始化后的路由表:\n");OutputRoutData(k);for (i=0; i<k; i++){Exchange(k);}printf("\n交换路由表:\n");OutputRoutData(k);printf("输入开始路由节点(%d-%d) : ", 0, k-1);scanf("%d", &start);printf("输入结束路由节点(%d-%d) : ", 0, k-1); scanf("%d", &end);if (start==end || start<0 || start>k-1 || end<0 || end>k-1) {printf("\n输入错误，请按任意键退出.\n");getch();return;}else{int cur = start;int total = 0;if (data[start][end].dis < 0){printf("没有路由路径发现!\n");getch();return;}printf("%c->", cur+65);while (data[cur][end].from >= 0){total += data[cur][data[cur][end].from].dis;printf("%c->",data[cur][end].from+65);cur = data[cur][end].from;}total += data[cur][end].dis;printf("%c\n总的路由距离= %d", end+65, total);getch();return;}}int InitData()int num, i, j;printf("初始化路由表\n");printf("请输入路由节点的数量:\n");scanf("%d",&num);for(i=0;i<num;i++){printf("请顺序输入第%d个节点到其它节点的距离(没有路径请输入-1,到自己的距离为0):\n",i+1);for(j=0;j<num;j++){printf("Please Input:%d->%d\n",i,j);scanf("%d",&data[i][j].dis);data[i][j].from= -1;}}return num;}void OutputRoutData(int k){int i,j;printf(" ");for(i=0; i<k; i++){printf(" %c ", i+65);}printf("\n");for (i=0; i<k; i++){printf("%c ", i+65);for (j=0; j<k; j++)if (data[i][j].dis < 0)printf(" -");elseprintf(" %d", data[i][j].dis);if (data[i][j].from < 0)printf(" - ");elseprintf(" %c ", data[i][j].from+65);}printf("\n");}}void Communication(int recv, int send, int k){int i;for (i=0; i<k; i++){if (data[send][i].dis > 0){if (data[recv][i].dis < 0){data[recv][i].dis = data[send][i].dis + data[recv][send].dis;data[recv][i].from = send;}else if (data[recv][i].dis > data[send][i].dis + data[recv][send].dis) {data[recv][i].dis = data[send][i].dis + data[recv][send].dis;data[recv][i].from = send;}}}void Exchange(int k){int i,j;for (i=0; i<k; i++){for (j=0; j<k; j++){if (data[i][j].dis > 0){Communication(j,i,k);}}}}链路状态路由算法#include<iostream>#include<fstream>#include<cstdlib> //防止编译exit()时出错#include<iomanip> // 因为使用了setw()语句#include<windows.h>using namespace std;const int INFINITY=10000;const int OK=1;const int updateTime=1;void createGraph(int *arcs[],int & num){//创建并初始化网络拓扑图cout<<"请输入路径的权值(用邻接矩阵表示拓扑图的方式不可达用10000表示):"<<endl;for (int i=0;i<num;i++){arcs[i]=new int [num];for(int j=0;j<num;j++)cin>>arcs[i][j];}}void printFileGraph(int *arcs[],int num){//把拓扑图中的邻接矩阵保存到文件中ofstream outfile("Graph.txt",ios::out|ios::trunc);if(! outfile){cout<<"打开文件时出现错误!"<<endl;exit(1);}outfile<<"拓扑图的邻接矩阵"<<endl;for(int i=0;i<num;i++)for(int j=0;j<num;j++){outfile<<setw(10)<<arcs[i][j];//向Graph.txt写数据if((j+1)%num==0)outfile<<endl;}outfile<<"注："<<endl;outfile<<INFINITY<<"表示无穷大"<<endl;cout<<"拓扑图已经存储在当前目录下Graph.txt文件中"<<endl;outfile.close();}void initRoute(int * R [],int RL[],int vNum){//路由表数据复位for(int i=0;i<vNum;i++){RL[i]=INFINITY;R[i]=new int[vNum];for(int j=0;j<vNum;j++)R[i][j]=-1;}}void updateRouteLen(int R1[], int R2[],int dest,int num){//用路径R2给R1赋值for(int i=0;i<num;i++)R1[i]=R2[i];for(int j=0;j<num;j++){if (R1[j]==-1){R1[j]=dest;break;}}}void Dijkstra(int * arcs[],int * R[],int RL[],int vexnum){//迪杰斯特拉算法int v0;bool * visit=new bool [vexnum];//已经确定最短路径的节点的集合cout<<"请输入起始节点:";cin>>v0;cout<<endl;for(int cnt=0;cnt<vexnum;cnt++){//进行主要的循环之前的初始化visit[cnt]=FALSE;RL[cnt]=arcs[v0][cnt];if(RL[cnt]<INFINITY){R[cnt][0]=v0;R[cnt][1]=cnt;}} //forRL[v0]=0;//源节点的标志visit[v0]=TRUE; //初始化已经找到最短路径的点集合for(int i=1;i<vexnum;i++){//dijkstra算法的主要循环int min=INFINITY;int v=v0;for(int j=0;j<vexnum;j++)if(!visit[j])if(RL[j]<min){v=j;min=RL[j];}visit[v]=TRUE; //离v0顶点最近的v加入到s集for(int k=0;k<vexnum;k++)//更新当前最短路径及距离if(!visit[k]&&(min+arcs[v][k]<RL[k])){//modify shortest r[j] and RL[j]RL[k]=min+arcs[v][k];updateRouteLen(R[k],R[v],k,vexnum);}}delete[] visit;visit=NULL;}//Dijkstravoid printRoute(int * R[],int RL[], int vNum){//打印得到的最短路径表ofstream outfile("Route.txt",ios::out|ios::trunc);if(! outfile){cout<<"打开文件时出现错误!"<<endl;exit(1);}for(int dest=0;dest<vNum;dest++){if(RL[dest]!=0){//判断当前的节点是不是源节点cout<<"目标节点:"<<dest<<endl;outfile<<"目标节点:"<<dest<<endl;//向Route.txt写数据if (R[dest][0]==-1){cout<<"最短路径不存在!"<<endl;outfile<<"最短路径不存在!"<<endl;//向Route.txt写数据continue;}else{cout<<"最短路径是:"<<endl;outfile<<"最短路径是:"<<endl;//向Route.txt写数据for(int j=0;j<vNum;j++){if(R[dest][j]!=-1){cout<<R[dest][j]<<(R[dest][j]==dest?"\n":"--->");outfile<<R[dest][j]<<(R[dest][j]==dest?"\n":"--->");//向Route.txt写数据}elsebreak;}}cout<<"最短路径长度:"<<RL[dest]<<endl;cout<<"*********************"<<endl;outfile<<"最短路径长度:"<<RL[dest]<<endl;//向Route.txt写数据outfile<<"*********************"<<endl;//向Route.txt写数据}}cout<<"路由表已经存储在当前目录下Route.txt文件中"<<endl;outfile.close();}//printRouteint updateGraph(int * weight[]){//由用户更新某些路径的权值char choice='t';do{ cout<<"等待路由更新"<<endl;Sleep(updateTime*1000);cout<<"是否更新路径权值:"<<endl;cout<<"t:更新f:不更新";cin>>choice;cout<<endl;if(choice=='t'){int m=0;int n=0;char isEnd='n';while(isEnd!='y'){cout<<"请输入需要更新的路径的两个端点号和更新后的权值:"<<endl;cin>>m>>n;cin>>weight[m][n];//此处的两个cin语句要分开写cout<<endl;//weight[n][m]=weight[m][n];cout<<"注意：如果是无向图，一条路径的两个方向的权值都要输入才有效！"<<endl;cout<<"是否已经完成了全部有效的更新: y:是n:否";cin>>isEnd;cout<<endl;}return OK;}}while(choice=='f');return OK;}void deleteMemo(int * weight[],int * R[], int RL[],int num){//释放所有动态什么的空间for(int i=0;i<num;i++){delete [] weight[i];weight[i]=NULL;delete [] R[i]; R[i]=NULL;}delete [] weight;weight=NULL;delete [] R;R=NULL;delete [] RL;RL=NULL;}int main(){int vNum;//拓扑图中的节点数cout<<"请输入拓扑图中节点的数目: ";cin>>vNum;cout<<endl;int ** weight=new int * [vNum];//定义拓扑图中的路径的权值int ** shortestRoute=new int * [vNum];//记录到达网络中各节点的最短路径int * routeLen=new int [vNum];//最短路径长度createGraph(weight,vNum);printFileGraph(weight,vNum);char isExit='y';bool fist=TRUE;do{if(!fist){updateGraph(weight);printFileGraph(weight,vNum);}initRoute(shortestRoute,routeLen,vNum);Dijkstra(weight,shortestRoute ,routeLen,vNum);printRoute(shortestRoute,routeLen,vNum);fist=FALSE;cout<<"是否退出程序: y:是n:否";cin>>isExit;cout<<endl;if(isExit=='y')break;}while(isExit=='n');deleteMemo(weight,shortestRoute ,routeLen,vNum);return OK;}五、程序运行截图※距离向量算法※链路状态路由算法六、实验总结为了完成这个程序，我参考了课本，互联网以及相关资料，虽然这个试验比较简单，并且不是我一人独立完成，但也花费了我大量时间。