计算机网络关于数据链路层协议的实验报告

第0页 共7页 实 验 报 告 实验名称 数据链路层协议的理解与实现 课程名称 计算机网络

姓名 王颖 学号 16008404 日期 地点 成绩 教师 王磊

电 气 工 程 学 院 东 南 大 学 东南大学电气工程学院 实验报告 第1页 共7页 第 1 页 1 实验一 数据链路层协议的理解与实现 一.实验目的： 1.加深对流量控制、差错处理方法的理解; 2.熟悉TCP/IP编程, 将书本知识运用到实验中； 3.开拓学生的创新意识,培养学生的独立动手操作的能力;

二.实验内容： 1． 利用已有的模拟信道程序，编制发送、接收程序的部分模块，使系统具有可靠的收发功能。具体要求 1） 采用无连接Socket编程 2） 地址与端口 发送端： 地址：127.0.0.1 端口：8001 接收端： 地址：127.0.0.1 端口：6001 3） 数据帧格式： 00111100 序号 数据 校验位 长度 00111100 应答帧格式： 00111100 应答 00111100 4） 需考虑的异常情况：出错、丢失、延时 5） 采用停等协议 6） 单工方式 7） ACK/NAK的表示：ACK：0x06 NAK：0x15 2． 待完成模块要求 1）发送程序：偶校验；编码；发送、接收；差错处理、流量控制。 2）接收程序:检查偶校验;应答;发送、接收

三.实验环境（软件、硬件及条件）： Microsoft visual C++ 6.0

四.实验原理 1、 程序实现的原理 Windows Sockets(套接字) 是在Windows下一套开放的、支持多种协议的网络编程接口规范。为Windows下网络异步通信提供了一种方便的开发和运行环境。 东南大学电气工程学院 实验报告 第2页 共7页 第 2 页 2 Windows Sockets规范建立在BSD UNIX 中实现的Berkeley 套接字模型上，现已是TCP/IP网络的标准。它独立于底层的协议。 其原理示意图如下

1） 数据链路层 数据链路层目的是建立在物理层基础上，通过一些数据链路层协议，在不太可靠的物理链路上实现可靠的数据传输。即数据链路层提供网络中相邻节点之间可靠的数据通信。 数据链路层的主要功能是为网络层提供连接服务，并在数据链路连接上传送帧。依据功能可以分为有连接和无连接两种。本实验采用的是有应答，无连接服务。 无连接服务时，发送方的数据链路层要发送数据时，就直接发送数据帧。接收方的数据链路层能够接受数据帧，或者收到的帧校验正确，就像源主机数据链路层发送应答帧；不能接受或接受到的帧校验不正确时，就返回否定应答，发送端要么重发原帧，要么进入等待状态。 面向无连接的socket使用方法如下: 东南大学电气工程学院 实验报告 第3页 共7页

第 3 页 3 3) 停等协议 停止-等待 ARQ协议是指发送端发送一个帧后，不继续发送而是等待对该帧的确认。在发送端，每次只能处理数据链路层的发送缓冲区中的一个数据帧，将缓冲区中的该帧发送出去，同时启动定时器（本实验采用1.5秒），等待接收端会送的确认帧。当发送端收到ACK确认后，认为该帧已成功到达，再取一个新的数据帧进行发送。若收到由接收端发过来的否定确认NAK,则必须暂时保存已发送给的数据帧的备份，进行重传。本实验中，ACK：0x06 NAK：0x15。 本实验的数据在数据链路上传输的情况有四种，即正常、丢失、延时、出错。采用停等协议时如下：

2、 程序功能说明，各个模块的详细说明； 3、 核心模块程序流程图；

五.实验方法： 1、 主要源代码说明； 1.发送方（Sender）程序模块 1) 发送信息 int SendMsg(char *msg, int len){ bSending=1; int n; n = sizeof(channelsender_addr); sendto(sender_sockfd, msg, len, 0, (struct sockaddr *) &channelsender_addr, n); return 0;} 2) 接收信息 int ReceiverMsg(char *msg){ int n; n = sizeof(channelsender_addr); recvfrom(sender_sockfd,msg,MAX_MSG_SIZE,0,(structsockaddr*)&channelsender_addr, &n); bSending=0;return 0; } 通过设置bSending变量，使用SenderView中的CSenderView::OnTimer (UINT nIDEvent)，从而使得数据帧在超时1.5秒后可以重发，如此可以实现延时和出错情况下的自动重发功能。使用库函数sendto ( SOCKET s, const char FAR * buf, int len, int flags,const struct sockaddr FAR * to, int tolen )和recvfrom ( SOCKETs, char 东南大学电气工程学院 实验报告 第4页 共7页 第 4 页 4 FAR* buf, int len, int flags,struct sockaddr FAR* from, int FAR* fromlen );可以实现 3) 构成数据帧 产生发送的信息:头、序号、数据、校验位、长度、尾 void Encode(char msg, int no, int len, char *newmsg){ int FLAG; int count=0; char temp=msg; while(temp!=0){ if((temp%2)!=0) count++; temp=temp/2; } if(count%2==1) FLAG=1; else FLAG=0; *newmsg=HEADER; *(newmsg+1)=no; *(newmsg+2)=msg; *(newmsg+3)=FLAG; *(newmsg+4)=len; *(newmsg+5)=HEADER;} 将newmsg数组按数据帧格式赋值，其中头尾均为HEADER（00111100）,通过按位取余计算出1的个数，采取奇校验，如果个数为基数，则校验位为1，否则为0. 4) 检查应答帧 如果返回的应答帧数据位为ACK，则说明正确发送信息 ，否则发送出现错误。 BOOL check_data(char *msg){ if(*(msg+1)==ACK) return TRUE; else return FALSE;} 5) 接收从信道发来的信息 LONG CMainFrame::MyChannelSend(UINT wParam,UINT lParam){

char msg[MAX_FRAME_LEN];/* 缓冲区*/ char str_show[100]; //接收信息，写入msg ReceiverMsg(msg);//接受信息使用库函数ReceiverMsg //处理信息 if(check_data(msg)==1) //收到正确的应答帧{ if (iSendnoiSendno++; //继续发送 Encode(str_send[iSendno], iSendno, msglen, now_send);//产生要发送的信息 SendMsg(now_send, DATA_FRAME_LEN); Show_msg_ListBox("已发送数据:");}} else{ SendMsg(now_send, DATA_FRAME_LEN);//重新发送 Show_msg_ListBox("错误数据:");} 在发送方处理接受的信息时，即处理接受的应答帧时，如果收到正确的应答帧则继续发送，如果应答帧显示发送信息错误，则重新发送。程序根据已经正确接收的帧数（iSendno）和待发送的报文总长度（msglen）的比较，来判断信息是否已经全部正确发送。其中，继续发送时调用Encode函数将要发送的数据构成帧，给信息的序号即是它在字符串中的序号，如此即可保证信息的按序发送，不会出现顺序错误的情况。

2.接收方（Receiver）程序模块 东南大学电气工程学院 实验报告 第5页 共7页 第 5 页 5 1) 接收信息 int ReceiverMsg(char *msg){ int n; n=sizeof(channelreceiver_addr); recvfrom(receiver_sockfd,msg,1000,0,(structsockaddr*)&channelreceiver_addr, &n);return 0; } 2) 发送信息 int SendMsg(char *msg,int len){ int n;n=sizeof(channelreceiver_addr); sendto(receiver_sockfd,msg,len,0,(structsockaddr*&channelreceiver_addr, n);return 0; } 接收方的发送与接受信息模块与发送方的该模块类似，不同的只有库函数中的套接字，而且不需要使用bsending变量。 3) 检查校验位 BOOL check_data(char *msg){ int flag; int count=0; char temp=*(msg+2); while(temp!=0){if((temp%2)!=0) count++;temp=temp/2;} if(count%2==1) flag=1; else flag=0; if(*(msg+3)==flag) return 1; else return 0;} 检查校验位即检查数据的正误，用和前面计算校验位相同的办法，计算接收到的数据的校验位，如果相同，则说明数据正确，不同则说明错误。 4) 接受从信道发来的信息 LONG CMainFrame::MyChannelSend(UINT wParam,UINT lParam){ char str_send[MAX_FRAME_LEN]; char check_ans[ANS_FRAME_LEN]; char show_str[100]; //接收信息,写入str_send int i; for(i=iRevno;i<100;i++) rev_data[i]='\0'; ReceiverMsg(str_send); //接受信息时注意要给str_send[]数组清零，而且不能只清一位，否则显示数据时，如果之前发送的一个数据长于后来发送的数据的话，会导致显示出之前的信息。