基于窗口滑动协议的UDP传输研究

2016-12-20任雁

长治学院学报 2016年5期

关键词：传输方式长治接收端

任雁

（长治学院计算机系，山西长治046011）

基于窗口滑动协议的UDP传输研究

任雁

（长治学院计算机系，山西长治046011）

文章解释了滑动窗口传输协议的概念，并与传统的UDP传输方式进行了比较，针对其在传输网络中的应用进行了探讨。并模仿了窗口滑动协议传输方式，完整、高效的对数据进行了实时传输，确保了数据文件在网络传输应用中的可靠性和高效性，为P2P网络传输提供了参考。

UDP，窗口滑动协议，C++

1　窗口滑动传输协议概述

窗口滑动协议[1]一般应用于大数据实时传输。为确保数据传输的可靠与高效，协议允许发送端在传输过程中可以一次性发送多个数据分组，在接收端确认收到所有数据包，并规定只有接收端向前滑动窗口时，发送端才能向前滑动窗口。接收方和发送方按照上面的规律不断向前滑动。

与传统的传输方式（发送端每发送一个数据包后，必须等待接收端的确认，才能继续发送下一个数据包）相比较，窗口滑动协议可以在未接收到确认消息之前，一次发送多个数据包，避免了发送端在数据传输过程中频繁的等待确认，从而大大提高了传输效率。此外，窗口传输协议还可以很好的解决端到端的通信流量控制问题，它允许接收端在拥有足够数据缓冲之前对传输进行限制。在实时传输中，滑动窗口的大小可以随时调整，接收端在进行分组确认时，还可以交换滑动窗口控制信息，使收发两端的窗口大小可以根据需要动态调整，在高效率传输数据的同时，避免拥塞的发生。

2　协议分类

2.1停止等待协议

当发送端窗口和接收端窗口的大小都等于1时。

2.2回退N步协议

当发送端窗口大于1，接收端窗口等于1时。

2.3选择重发协议

当发送端窗口和接收端窗口大小都大于1时。

3　实现构想

假设发送窗口和接收窗口尺寸都为2。

首先，发送端无数据发出，发送窗口前后沿重合，接收端0号、1号窗口打开，等待接收0号、1号帧；发送方打开0号、1号窗口，表示0、1帧均在等待确认队列，发送方此时打开的窗口数已经达到最大，在未收到新的确认回复帧之前，将暂停发送新的数据帧。

接收方收到0号、1号帧，0、1号窗口关闭，2号、3号窗口打开，表示准备接收2号、3号帧数据；

发送方收到从接收方发来的0号、1号帧确认回复信息后，关闭0号、1号窗口，表示从重发表中删除0号、1号帧数据，发送方继续发送2、3号数据帧，2号、3号窗口打开，2、3号帧进入等待确认队列。此时，发送方打开的窗口数已经达到最大值，在未收到新的确认回复帧之前，将暂停发送新的数据帧。

接收方收到2、3号数据帧，2、3号窗口关闭，4、5号窗口打开，表示准备接收4、5号帧。

发送方收到从接收方发来的2号、3号帧确认回复信息后，关闭2号、3号窗口，表示从重发表中删除2号、3号帧数据，发送方继续发送4、5号数据帧，4号、5号窗口打开。像这样，窗口一直持续不断的向前递延，直到最后一帧数据被发送完成。如发送方发送的帧数据在设定时间内未得到响应，将启动超时重发机制，对该数据进行重发，直至收到对方确认回复信息。

4　具体实现

文章采用C＋＋编程语言进行具体实现。

首先定义帧数据相关数据结构，格式如下：

在程序开始，需将上面相关数据初始化为0，这里不在一一列举。接收端需建立相关监听程序，用来监听是否收到信息，并对接收到的帧信息进行处理，例如拷贝数据段信息：

设置标记为已接收：slot->recevied=TRUE。

回传帧头部信息：send_socket(LINK,m,ALEN)。

发送端需建立相关处理程序，用来接收确认回复信息：slot=&state->sendQ[state->LAR++% SWS]。

删除超时重发队列相关信息：evCancel (&slot->timeout)。

发送端在未接收到新的回复信息时，需等待发送窗口的打开：wait_for_semaphore= WaitForSingleObject(*sendWindowNotFull,-1);当有消息进入，并已确认可以发送下一帧数据时，需将帧序号加1，state->hdr.SeqNum=state->LFS++;并拷贝相关信息，msgAddHdr(frame,hbuf);msgSaveCopy (slot->msg,frame);发送并同时打开计时器slot->timeout=evSchedule(frame,SWP_SEND_ TIMEOUT);send_socket(LINK,frame,HLEN+DLEN)。如果在设定时间内，未收到对方确认接收信息，那么，该条信息将被重新发送，程序则会一直重复下去，新的窗口被不断的打开，直到所有数据传输完毕。

因篇幅所限，例如端口设置、创建绑定与监听线程、捕获异常等基础功能将不再赘述。