用c++实现csmaca协议

CSMA/CA协议是一种用于无线网络中的MAC协议，主要用于解决无线介质带来的冲突问题。下面是一个简单的C++实现。

首先，我们需要定义一个结构体来表示每个节点：

struct Node {
    int id; // 节点ID
    bool busy = false; // 是否繁忙
    bool sent = false; // 是否发送了数据包
    bool channel_busy = false; // 信道是否繁忙
    int backoff = 0; // 后退指数
    int cw = 4; // 竞争窗口大小
    int cw_max = 1024; // 最大竞争窗口大小
    int timeout = 16; // 超时时间
    int rts_timeout = 4; // RTS超时时间
    int cts_timeout = 4; // CTS超时时间
};

然后我们需要定义一些常量来表示一些参数：

const int NODE_NUM = 5; // 节点数量
const int SEND_NUM = 3; // 发送数据包数量
const int RTS_NUM = 2; // 发送RTS包数量
const int CTS_NUM = 2; // 发送CTS包数量
const int MAX_ROUND = 10; // 最大轮数
const int PACKET_SIZE = 1000; // 数据包大小

接下来我们实现一些辅助函数：

int rand_between(int a, int b) { // 随机生成a到b之间的整数
    return rand() % (b - a + 1) + a;
}

void backoff(Node& node) { // 后退指数减一，如果为0则重传
    if (node.backoff == 0) {
        node.cw = min(node.cw * 2, node.cw_max);
        node.sent = false;
    } else {
        node.backoff--;
    }
}

int channel_busy_count(vector<Node>& nodes) { // 统计信道繁忙的节点数量
    int count = 0;
    for (auto& node : nodes) {
        if (node.channel_busy) {
            count++;
        }
    }
    return count;
}

void send_rts(Node& node, vector<Node>& nodes) { // 发送RTS包
    node.busy = true;
    node.sent = true;
    node.channel_busy = true;
    node.backoff = rand_between(0, node.cw - 1);
    for (auto& n : nodes) {
        if (n.id != node.id) {
            n.channel_busy = true;
        }
    }
}

void send_cts(Node& node, vector<Node>& nodes) { // 发送CTS包
    node.busy = true;
    node.sent = true;
    node.channel_busy = true;
    node.backoff = rand_between(0, node.cw - 1);
    for (auto& n : nodes) {
        if (n.id != node.id) {
            n.channel_busy = true;
        }
    }
}

void send_packet(Node& node, vector<Node>& nodes) { // 发送数据包
    node.busy = true;
    node.sent = true;
    node.channel_busy = true;
    node.backoff = rand_between(0, node.cw - 1);
    for (auto& n : nodes) {
        if (n.id != node.id) {
            n.channel_busy = true;
        }
    }
}

void handle_packet(Node& node, vector<Node>& nodes) { // 处理数据包
    node.busy = false;
    node.channel_busy = false;
    node.backoff = 0;
    node.cw = 4;
    node.sent = false;
}

最后我们实现主函数：

int main() {
    srand(time(0)); // 初始化随机种子

    vector<Node> nodes(NODE_NUM); // 创建节点

    int round = 1;
    while (round <= MAX_ROUND) { // 最多进行MAX_ROUND轮
        cout << "Round " << round << endl;

        for (auto& node : nodes) { // 每个节点处理一次
            if (node.busy) { // 如果节点繁忙，则后退指数减一
                backoff(node);
            } else if (!node.sent) { // 如果节点没有发送过数据包
                if (channel_busy_count(nodes) == 0) { // 如果信道空闲
                    if (rand() % 2 == 0) { // 有50%的概率发送数据包
                        send_packet(node, nodes);
                        cout << "Node " << node.id << " sends a packet." << endl;
                    } else { // 有50%的概率发送RTS包
                        send_rts(node, nodes);
                        cout << "Node " << node.id << " sends an RTS packet." << endl;
                    }
                } else { // 如果信道繁忙，则后退指数减一
                    backoff(node);
                }
            } else if (node.sent) { // 如果节点发送过数据包
                if (node.timeout == 0) { // 如果超时，则后退指数减一
                    backoff(node);
                    cout << "Node " << node.id << " times out." << endl;
                } else {
                    node.timeout--;
                }
            }
        }

        for (auto& node : nodes) { // 处理RTS包和CTS包
            if (node.sent && node.timeout == 0) { // 如果RTS或CTS超时
                if (node.rts_timeout > 0) { // 如果是RTS超时，则重新发送RTS包
                    node.rts_timeout--;
                    send_rts(node, nodes);
                    cout << "Node " << node.id << " re-sends an RTS packet." << endl;
                } else if (node.cts_timeout > 0) { // 如果是CTS超时，则重新发送CTS包
                    node.cts_timeout--;
                    send_cts(node, nodes);
                    cout << "Node " << node.id << " re-sends a CTS packet." << endl;
                } else { // 如果RTS和CTS都超时，则后退指数减一
                    backoff(node);
                    cout << "Node " << node.id << " times out." << endl;
                }
            }
            if (node.busy && node.sent && node.cts_timeout == 0) { // 如果CTS超时
                backoff(node);
                cout << "Node " << node.id << " times out." << endl;
            }
        }

        for (auto& node : nodes) { // 处理收到的数据包
            if (node.channel_busy) { // 如果信道繁忙
                if (node.sent && node.rts_timeout > 0 && node.cts_timeout > 0) { // 如果节点发送过RTS包和CTS包
                    cout << "Node " << node.id << " receives a packet." << endl;
                    handle_packet(node, nodes);
                } else { // 如果节点没有发送过RTS包和CTS包，则忽略数据包
                    cout << "Node " << node.id << " ignores a packet." << endl;
                }
            }
        }

        round++;
    }

    return 0;
}

这样我们就实现了一个简单的CSMA/CA协议的C++程序。注意这只是一个简单的实现，实际中可能需要根据具体情况进行一些修改。