基于Python实现可靠数据传输协议

可靠数据传输协议

实验目的：

• 理解可靠数据传输的基本原理
• 掌握停等协议的工作原理
• 掌握基于 UDP 设计并实现一个停等协议的过程与技术。
• 理解滑动窗口协议的基本原理；掌握 GBN 的工作原理；掌握基于UDP 设计并实现一个GBN协议的过程与技术。

实验内容：

1. 基于UDP设计一个简单的停等协议，实现单向可靠数据传输（服务器到客户的数据传输）。
2. 模拟引入数据包的丢失，验证所设计协议的有效性。
3. 改进所设计的停等协议，支持双向数据传输
4. 基于所设计的停等协议，实现一个C/S结构的文件传输应用。
5. 基于UDP设计一个简单的GBN协议，实现单向可靠数据传输（服务器到客户的数据传输）。
6. 模拟引入数据包的丢失，验证所设计协议的有效性。
7. 改进所设计的GBN协议，支持双向数据传输
8. 将所设计的GBN协议改进为SR协议。

实验过程：

1.首先启动服务器server.py，此时由于客户端未启动，所以所有接收来自客户端的请求均会产生异常，同时间歇性有超时的提示

2.启动客户端client.py，观察接收到的包和ack的信息。

3.换用双向传输模式，观察接收到的包和ack的信息。

实验结果：

1.根据不同的传输协议，客户的终端会每隔一定时间接收到一个数据和ack，同时由于丢包的存在，接收的时间间隔并不固定

① 对于停等协议，可以看到接收数据的ack按照0、1交错出现

② 对于滑动窗口协议，设置窗口大小为10，ack的范围为16，可以看到接收数据的ack按照从0到15的顺序循环出现

③ 对于选择重发协议，设置窗口大小为10，ack的范围为16，可以看到由于丢包现象的存在，接收数据的ack并没有特定的顺寻，但均在0到15之间

2.以滑动窗口协议为例，进行双向传输，可以看到在收到结果的同时，会有本地产生的超时信息；

问题讨论：

1.分组格式

对于三种协议，数据分组的格式均为：”ack message”的形式，其中最后一个分组为”-1 < EOF>”，用来指示当前文件已经传输完毕。

2.程序执行流程图

①停止等待协议

②滑动窗口协议

③选择重传协议

3.数据分组丢失验证模拟方法

在客户端设定一个阈值，每次接收到一个包之后，生成一个随机数，若该随机数小于设定的阈值，则认为没有接收到这个包，不对该包做处理，从而模拟丢包的情况。

心得体会：

在本实验中，需要特别注意的地方就是如何判断一个文件已经传输完毕，一个比较直观的想法是：在传输文件的最后添加一个< EOF>来指示当前是否为一个文件的结尾。

但是这样的问题在于，某些文件的最后不适合添加一个这样的信息，例如图片文件。此外，SR协议中，即使发送完最后一个包，也不代表传输已经结束。

因此上述代码采用的方式为：send跳出while True循环后，再发送一个信息给客户端，说明文件已经发送完毕。由于此时文件已经被客户端完全接收，因此这一方法不会有提前终止的情况。

但对于多文件传输，这一方法无法区分某个包属于哪个文件，因此，在头部中标明文件的总长度，才是最合适的选择。