reliable file transfer udp

可靠的UDP

用于传输文件的两种传输协议包括：TCP 和 UDP。 UDP 是一种不可靠的协议，而 TCP 提供可靠性、流量控制和拥塞控制，但它具有显式的连接建立阶段，某些应用程序可能不希望这样做。该项目的目标是设计和实现一个文件传输应用程序，该应用程序具有 TCP 的所有良好功能，而无需连接建立阶段。

特征

标题格式设计

UDP 服务器和客户端使用以下标头格式：

• 序列号：这是要发送的数据段的 32 位序列号。
• 确认号：这是正确接收段的 32 位确认号。
• Ack 标志：这是 8 位 Ack 标志，发送确认时设置为 1，发送数据时设置为 0。
• 数据：这是1450字节的数据字段，用于存储文件数据。如果发送确认，则不使用该字段。

滑动窗口算法

服务器接收来自客户端的文件请求。它从请求中提取文件名并获取缓冲区中的文件内容。然后，它将文件分割成标头支持的 1450 字节大小的块。

有两种窗口大小需要考虑：

1. 拥塞窗口：服务器在不拥塞网络路径中间的路由器的情况下可以发送的字节数。
2. 通告窗口：客户端无需发送确认即可接收的字节数。它是在服务器和客户端之间离线决定的，并作为该项目中的命令行参数接受。

服务器开始发送文件段，直到拥塞窗口大小和通告窗口大小中的最小值为止。发送窗口中的所有段后，它等待接收确认。当收到的确认的序列号小于要发送的下一个序列号时，则意味着之前的某个段未正确接收，并且服务器接受来自客户端的 3 个重复确认。然后它根据收到的确认设置下一个序列号。收到累积确认后，它在下一个窗口中继续发送分段。当收到重复的确认时，服务器将开始发送未正确接收的数据包中的分段。

自适应重传

实现了 Jacobson/Karel 算法，用于估计客户端接收的数据包和服务器接收的确认的往返时间 (RTT)。如果服务器在 RTT 内没有得到确认，它将再次重传这些数据包。

伪代码：

 Estimated_RTT = (1-α) Estimated RTT + (α) Sample_RTT
In the original TCP Specification, α=.0125

Jacobson/Karels included a variation component to the calculation for the Estimated_RTT
Estimated_RTT = Estimated_RTT + δ (Sample_RTT-Estimated_RTT) 
Deviation = Deviation + δ (|Sample_RTT- Estimated_RTT|- Deviation) 
Timeout = μ * Estimated_RTT + φ * Deviation
Typically φ=4, μ = 1, δ is between 0 and 1

拥塞控制

服务器首先发送 1 个数据段。然后，拥塞控制分为两个阶段：

1. 慢启动：段大小呈指数增加，直到在超时时间内被接收方正确确认并且拥塞窗口大小小于设置为 64000 字节的 ssthresh。

2. 拥塞避免：当拥塞窗口大小变得大于或等于 ssthresh 时，拥塞窗口大小线性增加 1 个段大小。

超时：使用上面给出的 Jacobson/Karel 算法计算。当发生超时时，ssthresh 设置为拥塞窗口值的一半，并将拥塞窗口重置为 1 个段大小。

运行代码

创建和配置虚拟机

 vagrant up

这将启动服务器和客户端计算机

通过 SSH 进入虚拟机

 vagrant ssh reliableUDPServer
vagrant ssh reliableUDPClient

编译代码

 make

要运行可靠的 UDP 服务器：

./Server port advertised_window

服务器接受以下命令行参数：

port：用于通信的端口号

Advertisingd_window：服务器在等待确认之前允许发送的字节数

要运行可靠的 UDP 客户端：

./Client server_host_name port file_name advertised_window

客户端接受以下命令行参数：

port和advertisement_window：与服务器相同

server_host_name：服务器的主机名

file_name：客户端请求的文件名

代码成功运行后，您将在 ReliableUDPClient 文件夹中找到客户端请求的文件。

截图

参考

计算机网络自顶向下方法