计算机网络 模拟Ethernet帧的发送过程.docVIP

目录 1 概述 3 1.1设计题目 3 1.2课设目的 3 1.3开发环境与工具 3 1.4具体要求 3 2 总体设计 4 2.1 Ethernet帧的发送过程 4 2.2 Ethernet帧接收流程 4 2.3 总体设计思想 4 2.3.1 总线争用 4 2.3.2算法描述 5 2.3.3算法流程图 6 3详细设计 7 3.1Main()函数及流程图 7 3.2截断二进制退避算法及流程图 9 3.3发送流程函数及流程图 11 4运行结果 13 5源程序 16 6总结 16 7参考文献 16 1 概述 1.1设计题目 模拟Ethernet帧的发送过程 1.2课设目的 明确课程设计的目的和重要性，认真领会课程设计的题目，读懂课程设计指导书的要求，学会设计的基本方法与步骤，学会如何运用前修知识与收集、归纳相关资料解决具体问题的方法严格要求自己，要独立思考，按时独立完成任务。 设计语言：C语言 开发平台：Ubuntu 开发工具：Vi + GCC 1.4具体要求 1、用两个线程a和b来模拟Ethernet上的两台主机。 2、用一个双字类型变量Bus来模拟总线（将其初始化为“\0”，并且总线等于“\0”时表示总线空闲）。 3、两个子线程向总线发送自己的数据。数据用该线程的线程号进行模拟，发送数据用线程号和Bus的“或”操作进行模拟（即Bus＝Bus|ID，ID为该线程的线程号）。 4、每台主机需向总线上成功发送10次数据，如果其中某次数据发送失败，则该线程结束。 5、发送流程必须遵循CSMA/CD。随即延迟算法中的冲突窗口取0.005。在数据发送成功（即Bus＝＝ID）后，报告“ID send success”，产生冲突（即Bus！＝ID）后报告“ID send conllision”，发送失败（即冲突计数值为0）后报告“ID send failure”。随着主机发送成功次数增加，报告其已发送成功的次数，如“主机A发送成功数＝3”。 2 总体设计 2.1 Ethernet帧的发送过程 Ethernet的核心技术是随机争用型介质访问方法，即带有冲突检测的载波侦听多路访问（CSMA/CD）方法。 1）载波侦听过程。Ethernet中每个结点利用总线发送数据，总线是每个结点共享的公共传输介质。所以结点在发送一个帧前，必须侦听总线是否空闲。由于Ethernet的数据采用曼彻斯特编码方式，所以可以通过判断总线电平是否跳变来确定总线是否空闲。若总线空闲，就可启动发送，否则继续侦听。 2）冲突检测。在数据发送过程中，可能会产生冲突（冲突是指总线上同时出现两个或两个以上的发送信号，它们叠加后的信号波形与任何发送结点输出的信号波形不相同。因为可能有多个主机都在侦听总线，当它们侦听到总线空闲时，都会往总线上发送数据）。所以在发送数据的过程中，也应该进行冲突检测，只要发现冲突就应该停止发送数据。 3）随机延迟后重发。在检测到冲突、停止发送后，结点进行随机延迟后重发。若发16次后还没成功，则宣告发送失败，取消该帧的发送。随机延迟的计算方法一般采用截止二进制指数退避算法。 2.2 Ethernet帧接收流程 帧接收流程可以分为三个步骤： 检查是否发生冲突，若发生冲突，则丢弃该帧，若没有冲突，进入2）。 检测该帧的目的地址看是否可以接收该帧，若可以接收，进入3）。 检查CRC检测和LLC数据长度。若都正确，接收该帧，否则丢弃。 2.3 总体设计思想 用两个线程模拟主机，因此可以定义线程分别为A 和B来共享bus.设碰撞窗口为2*τ，当线程A发现bus=0 ：表示当前信道空闲，紧接着线程A sleep(τ)表示数据正在信道上传播，B尚未收到此数据，正当此时 若B说发送数据，也可检测到信道空闲；经过τ时间段后，bus|=ID 表示数据传送到B，接着线程A阻塞τ时间，然后检测是否发生碰撞。同理B也是如此。 2.3.1 总线争用 总线初值Bus=0，表示总线空闲，当线程准备发送时，首先监听获得总线状态。如果总线被占用，就一直监听，直到总线为空闲。如果总线空闲则发送数据。当线程A监听到总线空闲就发送数据，在A发送数据的过程中B也监听总线，如果B检测到总线空闲时B线程也发送数据，这种情况就可能产生碰撞。碰到碰撞只能停止发送，然后用截止二进制指数后退算法达到延时，延时过后继续监听。 2.3.2算法描述 创建两个线程A和B模拟两个主机。 设置初始值。如成功次数，冲突计数器和冲突窗口值等。 监听总线，如果忙转至 10）。 模拟发送包为总线状态和线程A的线程号的或运算结果。 检测是否有冲突，如果没有，则输出发送成功和发送成功次数。 将冲突计数器复原为16，同时内存清零。 如有冲突，则输出“有冲突”。 随机延迟重发，延迟算法用截止二进制指数后退算法。 跳转至 3）。 总线忙，循环