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计算机网络作业2

计算机网络作业2

一、双包发送协议设计#

同样是停等协议，但一个包带有两个分组。此处暂不考虑包裹出错的问题。在本协议中，发送方将维护一个可容纳两个分组的待机数据包，在数据包满的时候发送；接收方收到数据包后从包中解析出有序的两个分组，依次递交给下层协议。

1. 协议流程#

前言#

成对发送分组可能存在存在的问题是，当分组数为奇数，最后一个包裹会一直处于等待的状态。此处作补充说明：发送方在本次传输开始，即收到第一个分组的时候，开始维护一个计时器，在超过一定时间仍未收到上层传来新的分组时，认定为分组发送完毕。在将缓存区的分组也都发送完毕时，若待发送包裹未满未空，则额外添加一个null的分组，并把包裹发送出去。

当然，若上一层是一次性把需要发送的分组全都交给本层的话，只需在最后一个包裹中直接添加一个null分组即可，不用维护计时器。

发送方：#

  • 初始化：
windowSize = 2windowUsed = 0dataArr[]watingACK = 0
  • 事件处理

  1. 上层调用rdt_send(data)，或等待上层调用rdt_send()超时：比较windowUsed和windowSize：

    1. 等于：缓存data。超时的话data为null，下同。

    2. 不等于：将data存入dataArr[windowUsed]，windowUsed自加，再次比较windowUsed

      1. 等于：打包发送dataArr[] + waitingACK + chksum
      2. 不等于：等待下次调用rdt_send()。

  2. 收到ACK：清空dataArr，windowUsed归零，执行 waitingACK = (waitingACK+1) mod 2

  3. 等待ACK超时：重新发送pkgToSend

接收方#

  • 初始化
expectedACK = 0
  • 事件处理

  1. 收到包裹：检查包裹完整性和ACK匹配：

    1. 不完整或不匹配：发送NAK
    2. 完整：解包，得到data[0] data[1] waitingACK，依次调用deliver_data(data[i])，发送ACK = waitingACK，expectedACK = (expectedACK+1) mod 2

2. FSM#

发送方#

发送方FMS

接收方#

接收方FMS

3. 时序图#

等待成对数据满足并组装打包的流程将不在时序图中体现。

时间流

二、新TCP协议窗口分析#

分析#

  1. 慢启动周期为RTT：指数增长阶段
  2. 拥塞避免周期为10RTT
  3. 16轮后是出现了冗余ACK，
  4. 22轮后是出现了超时，cwnd设置为1
  5. 第一轮传递的ssthresh为32MSS
  6. 18轮的ssthresh为16轮的cwnd的一半，为 42/2=21 MSS
  7. 24轮的ssthresh为22轮的cwnd的一半，为 29/2=14.5 MSS
  8. 第70个报文段发送于：1+2+4+8+16+32+7 ==> 第8轮
  9. 26轮时的cwnd为8，此时出现ACK冗余，ssthresh将设为 cwnd/2 = 4 MSS，下一个cwnd设为1MSS

三、数学题#

解答#

1. 证明#

由于在一个周期内，吞吐量成线性增长逐次+1，

周期内发包总数

$$P = \frac{1}{2}(\frac{W}{2}+ W)(\frac{W}{2} + 1)=\frac{3}{8} W^2 + \frac{3}{4}W \tag{1}$$

丢包率

$$L = \frac{1}{P} = \frac{1}{\frac{3}{8} W^2 + \frac{3}{4}W} \tag{2}$$

2. 证明#

由1，平均吞吐量为

$$R = \frac{1}{2} \times (\frac{W}{2} + W) \div RTT = \frac{3W}{4RTT} \tag{3}$$

由(2)，得到

$$W \approx \sqrt{\frac{8}{3L}} \tag{4}$$

将(4)代入(3)，则有

$$L \approx \frac{1.22 \cdot MSS}{RTT \sqrt{L}} \tag{5}$$