C语言实现滑动窗口机制详解
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更新于2024-09-11
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"滑动窗口机制的C语言实现"
滑动窗口是一种流量控制机制,广泛应用于数据通信领域,如TCP/IP协议栈中的TCP协议。在本实验中,使用C语言来实现滑动窗口协议,目的是理解和掌握其工作原理。滑动窗口协议允许发送方在一个连续的帧序列中发送数据,同时接收方可以根据接收到的确认信息来控制发送方的数据流,防止数据丢失或乱序。
实验中定义了以下关键概念和结构:
1. `frame_kind` 枚举类型:定义了三种帧类型——data(数据帧)、ack(确认帧)和nak(否定确认帧)。数据帧用于传输实际的数据,确认帧和否定确认帧用于接收方向发送方反馈接收状态。
2. `frame_head` 结构体:表示帧的头部信息,包含帧类型、序列号和确认号。序列号用于标识帧的顺序,确认号用于接收方告知发送方已接收到哪个序列号的帧。
3. `frame` 结构体:扩展了`frame_head`,增加了帧的大小信息,用于存储实际数据。
4. `buffer` 结构体:用于存储待发送或已接收的帧,包括帧指针和帧大小。
5. `my_queue_1`:一个队列,用于存放待发送的帧,采用FIFO(先进先出)策略。
6. `my_queue_2`:一个双端队列,用于实现回退N帧协议,当接收到错误的帧时,接收方会要求发送方重传该帧及其之前的所有帧。
7. `sendWindowFull`:布尔变量,标记发送窗口是否已满,如果为true,则表示不能再发送新的数据。
8. `Count2` 和 `Count3`:计数器,分别用于记录回退N帧和选择重传协议中等待确认的帧数。
9. `stud_slide_window_stop_and_wait` 函数:这是实验的核心函数,根据消息类型执行不同的操作,如发送数据帧、处理确认帧等。函数中可能会涉及停止等待协议、回退N帧协议或选择重传协议。
在实现滑动窗口时,通常需要考虑以下几个关键点:
- **窗口大小**:实验中定义了不同的窗口大小,如WINDOW_SIZE_STOP_WAIT、WINDOW_SIZE_BACK_N_FRAME和WINDOW_SIZE_CHOICE_FRAME_RESEND,分别对应不同协议的窗口大小。
- **发送与确认**:发送方需要跟踪已发送但未确认的帧,而接收方需要正确处理接收到的帧,并返回相应的确认信息。
- **重传策略**:根据协议的不同,可能会有立即重传、超时重传或者基于接收方反馈的重传策略。
- **拥塞控制**:虽然实验主要关注基本的流量控制,但在实际网络环境中,还需要考虑如何避免网络拥塞,例如通过减小窗口大小或使用更复杂的拥塞控制算法。
滑动窗口协议的实现涉及到网络通信的基础知识,如帧的封装与解封装、序列号和确认号的管理,以及错误检测与恢复机制。通过这个实验,学习者可以深入理解数据通信中流量控制的重要性,以及滑动窗口协议在其中所起的关键作用。
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