滑动窗口协议模拟程序的设计方案与实现
滑动窗口算法基本原理与实践
滑动窗⼝算法基本原理与实践学过计算机⽹络的同学，都知道滑动窗⼝协议（Sliding Window Protocol），该协议是的⼀种应⽤，⽤于⽹络数据传输时的流量控制，以避免拥塞的发⽣。
该协议允许发送⽅在停⽌并等待确认前发送多个数据分组。
由于发送⽅不必每发⼀个分组就停下来等待确认。
因此该协议可以加速数据的传输，提⾼⽹络吞吐量。
滑动窗⼝算法其实和这个是⼀样的，只是⽤的地⽅场景不⼀样，可以根据需要调整窗⼝的⼤⼩，有时也可以是固定窗⼝⼤⼩。
滑动窗⼝算法（Sliding Window Algorithm）Sliding window algorithm is used to perform required operation on specific window size of given large buffer or array.滑动窗⼝算法是在给定特定窗⼝⼤⼩的数组或字符串上执⾏要求的操作。
This technique shows how a nested for loop in few problems can be converted to single for loop and hence reducing the timecomplexity.该技术可以将⼀部分问题中的嵌套循环转变为⼀个单循环，因此它可以减少时间复杂度。
简⽽⾔之，滑动窗⼝算法在⼀个特定⼤⼩的字符串或数组上进⾏操作，⽽不在整个字符串和数组上操作，这样就降低了问题的复杂度，从⽽也达到降低了循环的嵌套深度。
其实这⾥就可以看出来滑动窗⼝主要应⽤在数组和字符串上。
基本⽰例如下图所⽰，设定滑动窗⼝（window）⼤⼩为 3，当滑动窗⼝每次划过数组时，计算当前滑动窗⼝中元素的和，得到结果 res。
可以⽤来解决⼀些查找满⾜⼀定条件的连续区间的性质（长度等）的问题。
由于区间连续，因此当区间发⽣变化时，可以通过旧有的计算结果对搜索空间进⾏剪枝，这样便减少了重复计算，降低了时间复杂度。
滑动窗口协议书原理
滑动窗口协议书原理滑动窗口协议（Sliding Window Protocol）是一种用于数据传输的协议，其原理是通过设置一个固定大小的窗口来管理发送方和接收方之间的数据传输。
该协议主要用于解决数据传输中的流量控制和可靠性问题。
在本文中，我将详细介绍滑动窗口协议的原理。
滑动窗口协议的核心概念是窗口，它定义了发送方和接收方之间的传输范围。
窗口的大小取决于网络的带宽和延迟。
发送方在窗口范围内发送数据包，而接收方则在相应的窗口范围内确认和接收数据包。
通过动态调整窗口的大小，滑动窗口协议可以实现数据传输的流量控制，以防止网络拥塞和数据丢失。
滑动窗口协议的工作原理如下：1. 发送方将数据拆分成多个数据包，并按照顺序发送给接收方。
发送方设置一个窗口大小，即一次可以发送的数据包的数量。
2. 发送方发送窗口内的数据包，并启动一个定时器来检测数据包是否发送成功。
如果定时器超时，发送方将对应数据包重新发送。
3. 接收方按照顺序接收数据包，并发送确认消息给发送方。
确认消息包含已成功接收的数据包的序号。
4. 发送方接收到确认消息后，将窗口向前滑动，即将已经确认的数据包从窗口中删除，并发送新的数据包。
5. 如果发送方在定时器超时之前收到了确认消息，则停止定时器，并将窗口向前滑动。
6. 如果接收方在接收窗口范围内收到了重复的数据包，则忽略该数据包，并重新发送上一次确认消息。
滑动窗口协议的优点是可以提高数据传输的效率和可靠性：1. 流量控制：通过动态调整窗口的大小，滑动窗口协议可以适应网络的带宽和延迟，避免数据包的拥塞和丢失，从而提高数据传输的效率。
2. 自动重传：发送方通过定时器来检测数据包的丢失，并及时重发未确认的数据包，确保数据的可靠传输。
3. 确认机制：接收方发送确认消息给发送方，告知已成功接收的数据包的序号，以保证数据传输的正确性。
然而，滑动窗口协议也存在一些缺点：1. 延迟增加：由于发送方需要等待接收方发送确认消息，所以在发送端和接收端之间会增加一定的延迟，对于实时应用可能造成影响。
滑动窗口协议 (2)
滑动窗口协议协议名称：滑动窗口协议1. 引言滑动窗口协议是一种用于数据传输的协议，它通过将数据分割成多个小块，并按照顺序发送和接收，以提高传输效率和可靠性。
本协议旨在定义滑动窗口协议的标准格式和规范，以确保数据的可靠传输和顺序性。
2. 术语和定义2.1 发送方（Sender）：负责将数据分割成小块并发送的一方。
2.2 接收方（Receiver）：负责接收并组装数据块的一方。
2.3 窗口（Window）：发送方和接收方之间的数据缓冲区，用于控制数据的流动。
2.4 序列号（Sequence Number）：用于标识数据块的顺序，以便接收方正确组装数据。
3. 协议规范3.1 连接建立发送方和接收方在建立连接前，双方需要互相确认通信参数，包括最大窗口大小、超时时间等。
连接建立后，双方将进入数据传输阶段。
3.2 数据分割和发送3.2.1 发送方将待传输的数据分割成多个数据块，并为每一个数据块分配一个惟一的序列号。
3.2.2 发送方根据窗口大小，将数据块按序发送给接收方。
3.2.3 发送方维护一个发送窗口，窗口的大小不超过接收方指定的最大窗口大小。
发送方将已发送但未收到确认的数据块缓存在窗口中。
3.3 确认和接收3.3.1 接收方收到数据块后，将根据序列号进行排序和组装。
3.3.2 接收方向发送方发送确认消息，确认已成功接收到数据块。
3.3.3 接收方维护一个接收窗口，窗口的大小不超过发送方指定的最大窗口大小。
接收方将已正确接收到的数据块缓存在窗口中。
3.4 窗口滑动3.4.1 发送方收到接收方的确认消息后，将滑动发送窗口，将窗口内的数据块向前滑动。
3.4.2 接收方收到发送方的确认消息后，将滑动接收窗口，将窗口内的数据块向前滑动。
3.5 超时重传3.5.1 发送方在发送数据块后，等待接收方的确认消息。
如果超过预设的超时时间仍未收到确认消息，则发送方将重新发送该数据块。
3.5.2 接收方在接收到数据块后，如果发现数据块的序列号与预期不符，则发送一个重复确认消息，要求发送方重新发送该数据块。
滑动窗口协议的工作原理
滑动窗口协议的工作原理
滑动窗口协议是一种在数据通信中，为了保证数据传输的可靠性而采用的一种流量控制和错误恢复机制。
它的工作原理如下：
1. 发送方将要发送的数据分成固定大小的数据块，并为每个数据块编号。
2. 发送方维护一个滑动窗口，窗口的大小决定了可以连续发送的数据块的数量。
3. 发送方将窗口内的数据块发送给接收方，并启动定时器等待确认。
4. 接收方收到数据后，检查接收到的数据块的编号是否按照顺序进行接收。
如果是，将数据块发送到上层应用，然后发送确认给发送方。
5. 发送方一旦收到确认，就将窗口向前滑动一个位置，允许发送下一个数据块。
如果接收方未能按序接收到某个数据块，发送方会继续重传该数据块。
6. 如果发送方的窗口已满，即所有的数据块都发送出去且未收到确认，发送方将进入阻塞状态，等待接收方发送确认或超时。
7. 一旦接收方收到一个丢失的数据块后，它会向发送方发送一个选择确认，指示发送方从该丢失数据块开始重新发送。
这样，通过滑动窗口协议，发送方可以根据接收方的能力和网络状况动态调整窗口大小，从而实现数据的可靠传输。
同时，滑动窗口协议还可以通过选择确认机制来进行错误恢复和丢包重传，确保数据的完整性和正确性。
滑动窗口协议
滑动窗口协议协议名称：滑动窗口协议一、协议介绍滑动窗口协议是一种用于数据传输的协议，通过设置发送方和接收方的窗口大小，实现可靠的数据传输和流量控制。
本协议旨在确保数据的完整性和可靠性，提高数据传输的效率和可控性。
二、协议要求1. 数据传输的可靠性：确保数据在传输过程中不丢失、不损坏、不重复。
2. 流量控制：根据接收方的处理能力和网络状况，控制发送方的数据发送速率，避免数据拥塞。
3. 窗口管理：通过滑动窗口的机制，实现数据的分段发送和接收，提高数据传输的效率。
4. 错误检测和纠正：采用适当的错误检测和纠正机制，保证数据传输的准确性。
三、协议流程1. 发送方将待发送的数据分割为固定大小的数据段，并设置发送窗口的大小。
2. 发送方将数据段按照顺序发送给接收方，并启动定时器等待接收方的确认信息。
3. 接收方接收到数据段后，检查数据的完整性。
如果数据正确无误，则发送确认信息给发送方。
4. 发送方收到确认信息后，将发送窗口向前滑动一个位置，并继续发送下一个数据段。
5. 如果发送方在定时器超时前没有收到确认信息，则认为数据丢失，重新发送该数据段。
6. 接收方在收到重复的数据段时，丢弃重复数据并发送确认信息。
四、协议实现1. 窗口大小的选择：根据网络状况和接收方的处理能力，合理选择发送窗口和接收窗口的大小。
2. 序列号的分配：发送方为每个数据段分配一个唯一的序列号，接收方通过序列号确认接收到的数据段。
3. 确认机制：接收方在接收到数据段后，发送确认信息给发送方，确认已收到数据段。
4. 定时器机制：发送方设置定时器，超时后重新发送未收到确认的数据段。
5. 错误检测和纠正：采用适当的错误检测和纠正机制，如循环冗余校验（CRC）等。
五、协议优化1. 快速重传：接收方在收到连续的重复数据段时，立即发送确认信息，以提高数据传输效率。
2. 拥塞控制：根据网络拥塞的程度，动态调整发送窗口的大小，避免数据拥塞和丢失。
3. 流量控制：接收方通过发送窗口的大小，控制发送方的数据发送速率，防止数据过载。
滑动窗口协议
滑动窗口协议一、背景与目的滑动窗口协议是一种通信协议，用于在不可靠的通信信道上实现可靠的数据传输。
它通过使用滑动窗口机制，确保数据的有序传输和可靠接收。
本协议的目的是规定滑动窗口协议的标准格式，以便确保各方在通信过程中能够正确理解和实施该协议。
二、术语定义1. 发送方（Sender）：负责将数据发送给接收方的实体。
2. 接收方（Receiver）：负责接收发送方传输的数据的实体。
3. 帧（Frame）：数据传输中的基本单位，包含数据和控制信息。
4. 序列号（Sequence Number）：用于标识每个帧的唯一编号。
5. 窗口（Window）：发送方和接收方之间的缓冲区，用于存储待发送或待接收的帧。
6. 确认帧（Acknowledgement Frame）：接收方向发送方发送的帧，用于确认已成功接收的帧。
7. 超时（Timeout）：发送方等待接收方确认帧的时间长度。
8. 重传（Retransmission）：发送方在超时后，重新发送未收到确认的帧。
三、协议规定1. 帧格式滑动窗口协议的帧格式如下：[序列号][数据][校验和]- 序列号：占用固定长度的位数，用于标识帧的序列号。
- 数据：占用固定长度的位数，用于存储待传输的数据。
- 校验和：占用固定长度的位数，用于校验数据的完整性。
2. 窗口大小- 发送方窗口（Sender Window）：发送方允许发送的帧的最大数量。
- 接收方窗口（Receiver Window）：接收方允许接收的帧的最大数量。
3. 发送方操作1) 初始化- 发送方窗口起始位置为0。
- 发送方等待接收方确认帧的超时时间为T。
2) 发送数据- 发送方将待传输的数据划分为多个帧，并依次发送。
- 发送方将每个帧的序列号填入帧的序列号字段。
- 发送方等待接收方确认帧，如果超过超时时间仍未收到确认帧，则重传该帧。
3) 接收确认- 发送方接收到接收方的确认帧后，将发送方窗口向前滑动一个位置。
滑动窗口协议
滑动窗口协议协议名称：滑动窗口协议一、引言滑动窗口协议是一种用于数据传输的协议，它通过分割数据流并设置窗口大小，实现了可靠的数据传输和流量控制。
本协议旨在确保数据的可靠传输，提高网络传输效率。
二、协议定义1. 数据分割：发送方将待传输的数据流分割为多个数据包，每个数据包的大小由发送方自行定义。
2. 窗口设置：发送方和接收方都设置一个滑动窗口，用于控制数据传输的流量。
3. 序列号：每个数据包都有一个唯一的序列号，用于标识数据包的顺序。
4. 确认应答：接收方收到数据包后，发送确认应答给发送方，以确认数据包的接收情况。
5. 超时重传：如果发送方在规定时间内未收到确认应答，则会将该数据包重新发送。
三、协议过程1. 发送方：a) 初始化：发送方设置窗口的大小、超时时间，并将待发送的数据流分割为多个数据包。
b) 发送数据：发送方将窗口内的数据包发送给接收方，并开始计时。
c) 等待确认：发送方等待接收方的确认应答，如果在超时时间内未收到应答，则进行超时重传。
d) 窗口滑动：当接收方发送确认应答时，发送方将窗口向前滑动，并发送窗口内的下一个数据包。
e) 数据重传：如果发送方在超时时间内未收到确认应答，则会将窗口内的所有数据包进行重传。
2. 接收方：a) 初始化：接收方设置窗口的大小，并准备接收数据。
b) 接收数据：接收方接收发送方发送的数据包，并发送确认应答给发送方。
c) 确认应答：接收方发送确认应答给发送方，以告知发送方数据包的接收情况。
d) 窗口滑动：当接收方接收到连续的数据包时，窗口向前滑动，并将接收到的数据传递给上层应用。
e) 数据重复：如果接收方收到重复的数据包，则丢弃该数据包，并重新发送上次确认应答。
四、协议特点1. 可靠性：滑动窗口协议通过确认应答和超时重传机制，确保数据的可靠传输。
2. 流量控制：发送方和接收方通过设置窗口大小，实现了对数据传输的流量控制，避免了网络拥塞。
3. 效率：滑动窗口协议通过窗口滑动和数据分割，提高了网络传输的效率，减少了传输延迟。
滑动窗口协议工作原理
滑动窗口协议工作原理
滑动窗口协议是一种数据传输协议。
它的工作原理如下：
1. 发送端将待发送的数据分成固定大小的数据段，并将它们按序发送给接收端。
2. 发送端会为每个数据段分配一个序列号，序列号用于指示数据段的顺序。
3. 发送端设定一个发送窗口的大小，发送窗口是发送端可以连续发送并等待确认的数据段的范围。
4. 发送端首先将发送窗口的数据段发送给接收端，并开始计时。
5. 接收端收到数据段后，将发送一个确认消息给发送端，确认消息包含接收到的数据段的序列号。
6. 发送端收到确认消息后，将确认的数据段移出发送窗口，并将窗口向前滑动，进入下一个可以发送的数据段。
7. 如果发送端没有收到确认消息，在超时时间内，会重新发送发送窗口内的数据段。
8. 接收端将接收到的数据缓存起来，并按序提交给应用层。
9. 发送端和接收端通过重复步骤1-8来传输所有的数据段，直
到所有数据传输完成。
通过使用滑动窗口，发送端可以连续发送多个数据段，并且在发送窗口内可以等待确认消息，从而提高了数据传输的效率。
同时，滑动窗口协议还具有自动重传和流量控制的功能，在网络中的传输过程中可以保证数据的可靠性和稳定性。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
长沙理工大学 《网络协议编程》课程设计报告
梁碧莹
学院计算机与通信工程专业网络工程 班级网络08-02 学号 ************ 学生姓名梁碧莹指导教师王静 课程成绩完成日期2011年7月 2 日 课程设计任务书 计算机与通信工程学院网络工程专业 课程名称 网络协议编程 课程设计 时间 2010～2011学年第二学期18～19周 学生姓名 梁碧莹 指导老师 王静
题目 滑动窗口协议模拟程序的设计与实现
主要内容： （1） 了解网络协议编程的基本知识；
（2） 了解滑动窗口协议的工作机制； （3） 使用编程语言编写一个滑动窗口协议的模拟程序，按要求实现程序。
要求： （1）按要求编写课程设计报告书，能正确阐述设计结果。
（2）通过课程设计培养学生严谨的科学态度，认真的工作作风和团队协作精神。 （3）学会文献检索的基本方法和综合运用文献能力。 （4）在老师的指导下，要求每个学生独立完成课程设计的全部内容。
应当提交的文件： （1） 课程设计报告。
（2） 课程设计附件（源程序、各类图纸、实验数据、运行截图等）。
课程设计成绩评定 学院计算机通信工程专业网络工程 班级网络08-02 班学号 200858080205 学生姓名梁碧莹指导教师王静 课程成绩完成日期 2011年7月 2 日
指导教师对学生在课程设计中的评价 评分工程 优 良 中 及格 不及格 课程设计中的创造性成果 学生掌握课程内容的程度 课程设计完成情况 课程设计动手能力 文字表达 学习态度 规范要求 课程设计论文的质量
指导教师对课程设计的评定意见
综合成绩指导教师签字年月日 滑动窗口协议模拟程序的设计与实现 学生：梁碧莹 指导老师：王静 摘要：本文主要介绍如何根据滑动窗口协议的原理，在Visual C++的平台上设计一个滑动窗口协议模拟程序，并最终使该程序得以实现。本次程序设计分两部分：第一部分是发送方，第二部分是接收方。通过发送方和接收方之间的数据帧传输模拟，学习滑动窗口协议控制流量的原理和方法，以及滑动窗口协议的工作机制。
关键词：滑动窗口协议流量控制 工作机制 模拟程序 Design and Implementation of Sliding Window Protocol Procedures Student: Liang Biying Instructor: Wang Jing
Abstract:This paper describes the principle of Sliding Window Protocol and how to design and implement a procedure about the Sliding Window Protocol. The program design in two parts, one is the sender, the other is the receiver.After all, studying the principle and method of how the Sliding Window Protocol control the flow, and how the Sliding Window Protocol works through the transmission of data between the sender and the receiver.
Keywords: Sliding window protocolFlow control Working mechanism Simulation program
目录 1 引言1 1.1滑动窗口协议概述1 1.2本次设计任务1 2滑动窗口协议介绍2 2.1滑动窗口协议工作原理2 2.2滑动窗口算法3 3设计方案及分析5 3.1 窗口机制总体设计及分析5 3.2协议选择及分析6 3.3发送方与接收方设计流程7 4程序测试12 5总结15 5.1程序改进与完善15 5.2设计总结15 参考文献16 附录17 1 引言 随着网络的不断壮大，用户数量、信息量的需求不断增加，网络负荷越来越重。此时，我们迫切需要一种机制来控制网络的流量，减少网络拥堵的几率，提高传输的效率。因此，一种名为滑动窗口的协议应运而生。 滑动窗口协议，是TCP使用的一种流量控制方法。该协议允许发送方在停止并等待确认前可以连续发送多个分组。由于发送方不必每发一个分组就停下来等待确认，因此该协议可以加速数据的传输。经测试证明，该协议还能有效地解决TCP的高协议处理开销和UDP的低可靠性之间的矛盾,
1.1 滑动窗口协议概述 滑动窗口协议，是TCP使用的一种流量控制方法。滑动窗口协议也称为Go-Back-N(GBN)协议。在该协议中，允许发送方传输多个分组（当有多个分组时）而不需等待确认，但它也受限于在流水账中未确认的分组数不能超过最大允许数N。只有在接收窗口向前滑动时（与此同时也发送了确认），发送窗口才有可能向前滑动。收发两端的窗口按照以上规律不断地向前滑动，因此这种协议又称为滑动窗口协议。当发送窗口和接收窗口的大小都等于 1时，就是停止等待协议。当发送窗口大于1，接收窗口等于1时，就是回退N步协议。当发送窗口和接收窗口的大小均大于1时，就是选择重发协议。协议中规定，对于窗口内未经确认的分组需要重传。这种分组的数量最多可以等于发送窗口的大小，即滑动窗口的大小n减去1（因为发送窗口不可能大于（n-1），起码接收窗口要大于等于1）。
1.2 本次设计任务 本次的设计任务是根据滑动窗口协议的工作原理，在Visual C++ 6.0的平台上用C++语言编写一个基于TCP滑动窗口协议的模拟程序。 要求该程序能够实现滑动窗口协议的发送和接收数据帧功能，在此功能上体现滑动窗口协议的运作，如：发送帧被接收与否的判断，帧超时重发，帧缓存等。 2 滑动窗口协议介绍 2.1 滑动窗口协议工作原理 TCP协议在工作时，如果发送端的TCP协议软件每传输一个数据分组后，必须等待接收端的确认才能够发送下一个分组，由于网络传输的时延，将有大量时间被用于等待确认，导致传输效率低下。为此TCP在进行数据传输时使用了滑动窗口机制。 TCP滑动窗口用来暂存两台计算机间要传送的数据分组。每台运行TCP协议的计算机有两个滑动窗口：一个用于数据发送，另一个用于数据接收。发送端待发数据分组在缓冲区排队等待送出。被滑动窗口框入的分组，是可以在未收到接收确认的情况下最多送出的部分。滑动窗口左端标志X的分组，是已经被接收端确认收到的分组。随着新的确认到来，窗口不断向右滑动。 TCP协议软件依靠滑动窗口机制解决传输效率和流量控制问题。它可以在收到确认信息之前发送多个数据分组。这种机制使得网络通信处于忙碌状态，提高了整个网络的吞吐率，它还解决了端到端的通信流量控制问题，允许接收端在拥有容纳足够数据的缓冲之前对传输进行限制。在实际运行中，TCP滑动窗口的大小是可以随时调整的。收发端TCP协议软件在进行分组确认通信时，还交换滑动窗口控制信息，使得双方滑动窗口大小可以根据需要动态变化，达到在提高数据传输效率的同时，防止拥塞的发生。 称窗口左边沿向右边沿靠近为窗口合拢，这种现象发生在数据被发送和确认时。 当窗口右边沿向右移动时将允许发送更多的数据，称之为窗口张开。这种现象发生在另一端的接收进程读取已经确认的数据并释放了TCP的接收缓存时。 当右边沿向左移动时，称为窗口收缩。Host Requirements RFC强烈建议不要使用这种方式。但TCP必须能够在某一端产生这种情况时进行处理。 如果左边沿到达右边沿，则称其为一个零窗口。 2.2 滑动窗口算法 滑动窗口算法工作过程如下： 首先，发送方为每1帧赋一个序号（sequence number），记作SeqNum。现在，我们忽略SeqNum是由有限大小的头部字段实现的事实，而假设它能无限增大。发送方维护3个变量：发送窗口大小（send window size），记作SWS，给出发送方能够发 送但未确认的帧数的上界； LAR表示最近收到的确认帧（last acknowledgement received）的序号；LFS表示最近发送的帧（last frame sent）的序号，发送方还维持如下的不变式：LAR-LFS≤SWS 。
图2-1 滑动窗口算法的时间线 当一个确认到达时，发送方向右移动LAR，从而允许发送方发送另一帧。同时，发送方为所发的每个帧设置一个定时器，如果定时器在ACK到达之前超时，则重发此帧。注意：发送方必须存储最多SWS个帧，因为在它们得到确认之前必须准备重发。接收方维护下面3个变量：接收窗口大小（receive window size），记为RWS，给出接收方所能接收的无序帧数目的上界；LAF表示可接收帧（largest acceptable frame）的序号；LFR表示最近收到的帧（last frame rece ived）的序号。接收方也维持如下不变式：LFS-LAR≤SWS
图2-2 接收方的滑动窗口 当一个具有顺序号SeqNum的帧到达时，接收方采取如下行动：如果