计算机网络项目——最小网元设计（阶段二）
目錄
- 階段目標(biāo)
- 設(shè)計描述
- 1、幀結(jié)構(gòu)
- 2、幀定位
- 3、差錯檢測
- 4、差錯控制
- 5、流量控制
- 6、長幀傳輸——分片
- 測試情況
- 其他想說的話
階段目標(biāo)
用鏈路層例程代碼（LnkTester.sln）設(shè)計實(shí)現(xiàn)鏈路層上點(diǎn)到點(diǎn)之間的通信過程，具體包括：兩點(diǎn)之間幀同步、、差錯檢測、差錯控制、簡單的流量控制。
設(shè)計描述
本階段主要停留在鏈路層對等實(shí)體之間的通信，故我們設(shè)計時出于簡便的測試的想法，先不考慮上下之間的數(shù)據(jù)傳遞帶來的封裝問題，將應(yīng)用層融合為鏈路層。不過需要修改配置文件，將PHY和APP兩層的配置文件改為PHY和LNK的兩層文件，主要就是改一個APP層的名字，沒有其他需求印象中是不太需要改其他參數(shù)的。
1、幀結(jié)構(gòu)
不管是幀、數(shù)據(jù)包還是什么其他的數(shù)據(jù)形式也好，設(shè)計之初對于幀格式的設(shè)計一定是首尾的，這是一切的基礎(chǔ)。在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展史中，協(xié)議的產(chǎn)生常常會伴隨幀格式的改變。所以這是設(shè)計中的重頭戲。
PS：設(shè)計采用面向位填充首尾定界法
| 幀頭定界符 | ACK標(biāo)志位 | 幀序號 | 數(shù)據(jù)位 | CRC校驗位 | 幀尾定界符 |
2、幀定位
原理：
幀定位采用面向位填充首尾定界法。幀頭和幀尾標(biāo)志固定為‘01111110’，在發(fā)送方封裝成幀時通過get_frame()函數(shù)將幀內(nèi)連續(xù)5個1后添加一個0，以便能夠準(zhǔn)確對幀進(jìn)行定位。在接收方又通過讀取bit流，讀到首尾的“01111110”來進(jìn)行定界，然后去除數(shù)據(jù)位中的連續(xù)5個1后的0.來還原真實(shí)數(shù)據(jù)位。（U8類型=char類型，此處這樣定義，只是為了專門區(qū)別，用來表示單字節(jié)數(shù)據(jù)，這是指導(dǎo)書的說明，但我自己使用的時候則感覺多把他看成是1bit數(shù)據(jù)的形式。）
涉及函數(shù)：
int get_frame(U8* s, int len); //發(fā)送端成幀 int locate_frame(U8* s, int len,U8* bufSend); //接收端提取幀要點(diǎn)：
3、差錯檢測
原理：
差錯檢測采用CRC-4來產(chǎn)生校驗碼緊跟數(shù)據(jù)后面，其中CRC生成多項式采用固定G[5] = { 1,0,0,1,1 }利用crccode（）函數(shù)來產(chǎn)生四位校驗碼，并在接收端用crcdecode（）函數(shù)進(jìn)行校驗。校驗錯誤則丟棄該幀，等待重傳。（此處實(shí)際情況好像是多采用檢錯能力更強(qiáng)的CRC16，此處出于簡便設(shè)計和運(yùn)算速度，采用最短的CRC校驗碼）
涉及函數(shù)：
int crccode(U8* s, int len); //計算s的CRC校驗位采用生成多項式G[5]={1，0，0，1，1} bool crcdecode(U8* s, int len); //接收方校驗數(shù)據(jù)要點(diǎn)：
4、差錯控制
原理：
對于數(shù)據(jù)在信道上進(jìn)行傳輸?shù)倪^程中可能產(chǎn)生的誤碼進(jìn)行差錯控制設(shè)計，我們采用停等協(xié)議進(jìn)行差錯控制（雖然后續(xù)階段的設(shè)計發(fā)現(xiàn)，停等協(xié)議這種一發(fā)一收的方式還是不夠高效，但設(shè)計是最簡單的，其實(shí)可以嘗試滑窗的GB_N和SR協(xié)議），增加1位ACK標(biāo)識符和4位序列（由于是停等協(xié)議序號只有0000和1111），ACK標(biāo)志位判斷當(dāng)前幀是數(shù)據(jù)幀（0）還是確認(rèn)幀（1），并且判斷收到的是否為正確序號的幀（相應(yīng)確認(rèn)幀序號總是為期待收到的下一幀的序列號）。確認(rèn)幀的數(shù)據(jù)位采用八位全1（11111111）作為數(shù)據(jù)部分。為提高效率，收方收到ACK為1的幀數(shù)據(jù)位中判斷收到數(shù)據(jù)位中有超過四個1即判斷收到確認(rèn)幀；同時序號中有三個及三個以上相同數(shù)字的即自動糾錯判斷幀序號。在發(fā)生差錯和丟包時，利用Timeout（）內(nèi)部的重傳函數(shù)將緩存下來的數(shù)據(jù)進(jìn)行定時幀重傳，直到接收到正確的確認(rèn)幀，然后計時器開始變量isTimeStart停止。
涉及函數(shù)：
int add_ack_seq(U8* s, int len); //加入1位ACK標(biāo)識位和4位序列號——————確認(rèn)幀的ACK為1，并且ACK的數(shù)據(jù)bit流部分為11111111 bool isAck(U8* s); //判斷是否為確認(rèn)幀 int get_ack_frame(U8* s, U8* ack_frame); //生成s對應(yīng)的確認(rèn)幀（幀序號為期待下一次接收到的幀序號）---------------------重要變量-----------------------------超時重傳-- int TickTack = 0;//全局變量在Timeout()用來差錯控制中的重傳 bool isTimerStart = false;//全局計時器啟動標(biāo)志--緩存區(qū)-- U8* buffer = NULL;//全局的緩沖區(qū)，發(fā)送前用來裝載可能重傳的數(shù)據(jù) int buflen = 0;//緩沖區(qū)儲存的字符串長度--幀序號-- U8 SEQ[4] = { 0,0,0,0 };//四位序列號為全局變量，只有0000和1111，停等協(xié)議中異或交替出現(xiàn)要點(diǎn)：
報錯截圖：（這個困擾了我很久，網(wǎng)上只知道是釋放了空內(nèi)存，后來花費(fèi)很久才找到上面的解決辦法）
5、流量控制
在本例中，對于停等協(xié)議來說其實(shí)流量控制的意義不大，因為一發(fā)一收的機(jī)制本身就不會出現(xiàn)流量一股腦全懟進(jìn)去的情況。但還是可以做流量控制，可以仿照重傳，在Timeout（）函數(shù)中設(shè)置一個閾值，和一個類似Ticktack的時鐘變量，然后當(dāng)達(dá)到閾值的時候，在sendtolower（）前sleep一定的時間，達(dá)到流量控制的效果。（由于當(dāng)時有點(diǎn)摸魚，只隨手寫了個sleep，上面的說法才應(yīng)該是正確的流控）
6、長幀傳輸——分片
這是當(dāng)時自己沒有做的一項拓展功能，但在后面傳輸圖片或者文件的功能實(shí)現(xiàn)中，發(fā)現(xiàn)這是極其必要的。因為如果傳輸?shù)臄?shù)據(jù)過長，會導(dǎo)致數(shù)據(jù)產(chǎn)生錯誤而重傳的概率提高，可能導(dǎo)致反復(fù)重傳而傳不過去。因此將數(shù)據(jù)進(jìn)行分片多次傳輸，減小每次傳輸?shù)膸L度，就有必要了。
雖然沒有具體實(shí)現(xiàn)，但后續(xù)想了一下實(shí)現(xiàn)思路，還是比較簡單：可以將數(shù)據(jù)按定長分段存入一個循環(huán)隊列中，然后對每個小幀進(jìn)行幀頭和幀長的記錄，然后依次封裝發(fā)送。可以用一個標(biāo)志變量記錄當(dāng)發(fā)送總數(shù)據(jù)量等于從上層接收到的幀長的時候，來表示一個完整的幀已經(jīng)傳輸成功；或者可以用更多的幀序號加以區(qū)分。接收方則需要按幀序號重新組裝數(shù)據(jù)放入一個新的內(nèi)存即可。
測試情況
1、點(diǎn)到點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸情況
發(fā)送方：
接收方：
2、重傳情況
發(fā)送方：
接收方：
其他想說的話
階段二應(yīng)該是后面兩個階段的基礎(chǔ)，個人覺得階段二主要是學(xué)會如何閱讀源碼，然后學(xué)會如何使用已有的一些例程函數(shù)，去方便我們的代碼編寫。（然后在調(diào)試過程中，最重要的就是學(xué)會看內(nèi)存數(shù)據(jù)的變化，這是很重要的一點(diǎn)，能提高解決bug的效率）
不過好在這一階段的代碼，有老師的講解視頻可以參考，所以學(xué)著參考視頻，放開手大膽去做，克服畏難情緒，好的結(jié)果才能回應(yīng)這樣一個好的開端！
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的计算机网络项目——最小网元设计（阶段二）的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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