请用c++语言完成在UDP上的可靠数据传输并加以解释

UDP是一种无连接的通信协议，不提供可靠的数据传输服务。因此，在UDP上实现可靠的数据传输需要自己设计可靠传输机制。

一个常见的可靠传输机制是基于停止等待协议的。具体实现如下：

1. 发送方将数据分成若干个固定大小的数据包，并为每个数据包分配一个序号。

2. 发送方向接收方发送数据包，并启动计时器等待接收方的确认。

3. 接收方收到数据包后，检查序号是否正确，如果正确则向发送方发送确认消息，并将收到的数据包传递给上层应用程序。如果序号不正确，则不发送确认消息，等待发送方重新发送。

4. 发送方收到确认消息后，将计时器停止，并发送下一个数据包。如果在计时器超时前没有收到确认消息，则重新发送当前数据包。

5. 重复步骤3-4，直到所有数据包都被发送并确认。

C++代码实现如下：

#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <cstdlib>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <ctime>

using namespace std;

#define BUF_SIZE 1024
#define TIMEOUT 5

struct Packet {
    int seq; // 序号
    int len; // 数据长度
    char data[BUF_SIZE]; // 数据
};

int main(int argc, char *argv[]) {
    if (argc != 3) {
        fprintf(stderr, "Usage: %s <IP> <PORT>\n", argv[0]);
        exit(1);
    }

    const char *ip = argv[1];
    int port = atoi(argv[2]);

    // 创建UDP套接字
    int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0);

    // 设置接收方地址
    struct sockaddr_in recvaddr;
    memset(&recvaddr, 0, sizeof(recvaddr));
    recvaddr.sin_family = AF_INET;
    recvaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(ip);
    recvaddr.sin_port = htons(port);

    // 设置发送方地址
    struct sockaddr_in sendaddr;
    memset(&sendaddr, 0, sizeof(sendaddr));
    sendaddr.sin_family = AF_INET;
    sendaddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    sendaddr.sin_port = htons(0);

    // 绑定发送方地址
    bind(sockfd, (struct sockaddr *)&sendaddr, sizeof(sendaddr));

    // 读取文件内容
    char filename[BUF_SIZE];
    scanf("%s", filename);
    int fd = open(filename, O_RDONLY);
    if (fd == -1) {
        perror("open");
        exit(1);
    }
    struct stat st;
    fstat(fd, &st);
    int total_size = st.st_size;
    int total_packets = total_size / BUF_SIZE;
    if (total_size % BUF_SIZE != 0) {
        total_packets++;
    }

    // 发送文件信息
    char buf[BUF_SIZE];
    sprintf(buf, "%d", total_size);
    sendto(sockfd, buf, strlen(buf), 0, (struct sockaddr *)&recvaddr, sizeof(recvaddr));

    int base = 0; // 当前窗口的起始序号
    int next_seq = 0; // 下一个数据包的序号
    time_t start_time; // 计时器开始时间
    bool timer_running = false; // 计时器是否正在运行
    while (base < total_packets) {
        // 发送窗口内的数据包
        for (int i = base; i < next_seq && i < base + 5; i++) {
            Packet pkt;
            pkt.seq = i;
            pkt.len = read(fd, pkt.data, BUF_SIZE);
            sendto(sockfd, &pkt, pkt.len + 8, 0, (struct sockaddr *)&recvaddr, sizeof(recvaddr));
            if (!timer_running) {
                start_time = time(NULL);
                timer_running = true;
            }
        }

        // 等待接收方的确认消息
        char ack[BUF_SIZE];
        socklen_t addrlen = sizeof(recvaddr);
        int n = recvfrom(sockfd, ack, BUF_SIZE, MSG_DONTWAIT, (struct sockaddr *)&recvaddr, &addrlen);
        if (n > 0) {
            int ack_seq = atoi(ack);
            if (ack_seq >= base) {
                base = ack_seq + 1;
                timer_running = false;
            }
        } else {
            // 检查计时器是否超时
            time_t now = time(NULL);
            if (now - start_time > TIMEOUT) {
                for (int i = base; i < next_seq && i < base + 5; i++) {
                    Packet pkt;
                    pkt.seq = i;
                    pkt.len = read(fd, pkt.data, BUF_SIZE);
                    sendto(sockfd, &pkt, pkt.len + 8, 0, (struct sockaddr *)&recvaddr, sizeof(recvaddr));
                }
                start_time = time(NULL);
            }
        }

        // 发送下一个数据包
        if (next_seq < total_packets) {
            Packet pkt;
            pkt.seq = next_seq;
            pkt.len = read(fd, pkt.data, BUF_SIZE);
            next_seq++;
        }
    }

    close(sockfd);
    close(fd);
    return 0;
}

上述代码实现了一个简单的可靠数据传输协议。具体来说，发送方将文件分成若干个固定大小的数据包，并为每个数据包分配一个序号。发送方发送数据包后启动计时器等待接收方的确认。接收方收到数据包后，检查序号是否正确，如果正确则向发送方发送确认消息，并将收到的数据包传递给上层应用程序。如果序号不正确，则不发送确认消息，等待发送方重新发送。发送方收到确认消息后，将计时器停止，并发送下一个数据包。如果在计时器超时前没有收到确认消息，则重新发送当前数据包。重复上述过程，直到所有数据包都被发送并确认。