计算机网络实验三 rdt协议

实验目的

熟悉各种不同 rdt 协议的运行环境,对照教材理解给出的 rdt 协议源码,理解并掌握不同链路特性对 rdt 协议性能的影响。比较不同 rdt 协议适应的运行环境。

准备阶段

进入Linux操作系统,将实验文件复制到Ubuntu内,观察到文件内包含Makefile文件,于是在命令行内将路径定位到当前文件夹内

计算机网络实验三 rdt协议_第1张图片

打开其中某一个文件夹看到路径如图,使用cd指令切换路径

执行make指令,Makefile在操作系统实验中学到,其实是一个指令的集合,我们打开Makefile文件可以看到

计算机网络实验三 rdt协议_第2张图片

其中包含了对所需的文件的编译过程,所以我们执行指令make,完成对文件的编译

由于之前执行过一次了所以中间过程看不到了,使用ls指令查看路径内的文件,发现文件已经被编译为.o文件

在readme文件中查看此次实验的执行方式和各个参数的意义,可以看到:

在执行中可以使用 ./sim  协议号 时间片 超时时间 丢包率 校验错误率 错误标记

文件夹中包含了几种协议,具体如下:

p2:设置有限的缓冲区buffer和有限的处理速度

p3:不可靠的信道上允许单向的数据流通

p4:双向滑窗协议

p5:go back n协议

p6:重传协议

查看exercise文件,此次实验的大概内容为:

计算机网络实验三 rdt协议_第3张图片

实验过程

1

.

测试有效负载的变化与校验错误率、丢包率、超时的关系,总结出结论

具体测试过程如下:

计算机网络实验三 rdt协议_第4张图片

可以看到我们设置超时时间比较短,为10,这里发现对于发送方process 1,由于超时时间过短导致了大量的重传,对于接收方process 0,有效负载payloads accepted较少,导致最后的评价参数Payloads Accepted/data pkts sent值较小,后面修改第二个参数超时时间,观察不同的超时时间对Payloads Accepted的影响,整理出表格如下(以协议5 GBN为例):

 

Timeout

Payloads Accepted

Total data frames sent

Efficiency

10

7

630

1%

20

137

275

54%

30

194

202

96%

40

189

190

99%

50

188

189

99%

60

199

200

99%

70

196

196

99%

可以观察到超时时间过短会导致大量的重传,有效负载减小,另外经过多次测试发现同一条语句每次执行结果会有些许差异,同时在网上看见其他人做的实验,有效负载随着超时时间增长呈单峰形状分布,我这里感觉不是特别明显,但是可以看到最初超时增长时会由于重传减少,有效负载增加。

测试有效负载与丢包率的关系

这里选择了上面测试中表现性能比较好的超时时间60,然后改变参数中的丢包率,观察现象

计算机网络实验三 rdt协议_第5张图片

首先测试丢包率5%,发现Efficiency约为67%,相比于前面0%的丢包率性能确实是有明显的下降的,接下来分别测试丢包率为10%,20%,30%,40%,50%,60%,70%,80%总结出表格如下:

Pct_Loss  %

Payloads Accepted

Total data frames sent

Efficiency

5

113

163

67%

10

79

168

50%

20

69

151

41%

30

30

141

24%

40

18

130

13%

50

19

138

11%

60

11

130

7%

70

7

126

6%

80

3

122

2%

从测试过程中可以看到, 随着丢包率的增加,有效负载数大体呈现减少的趋势,超时数随之增加,重传数也增加,由于超时的增加导致发送的总数据帧数也会减少,Efficiency总体来说是减少的

测试校验错误率与有效负载的关系

选择了超时时长60,丢包率0%,校验错误率分别为5%,10%,20%,30%,40%,50%,60%,70%进行测试并观察规律,总结出表格如下:

Pck_cksum

Payloads Accepted

Total data frames sent

Efficiency

5

120

171

70%

10

77

161

54%

20

69

153

40%

30

38

143

27%

40

24

141

19%

50

8

127

8%

60

13

132

7%

70

5

124

5%

通过数据可以得出,随着校验错误率的增加,有效负载大体上减少,总数据帧数也随之减少,重传数增加,Efficiency减少

2.

比较协议5和协议6在几种参数下表现出的性能,比较两种协议哪种更好

采用相同的参数,这里使用 ./sim  protocal  60  0  0  0 运行结果如图:

计算机网络实验三 rdt协议_第6张图片计算机网络实验三 rdt协议_第7张图片

 

 

 

 

 

 

 

Protocal 5

Protocal 6

Payloads accpted

188

167

Total data frames sent

189

167

Retransmitted

0

0

通过比较可以看出来,在重传数这个参数下,协议六明显优于协议五,在Efficiency这个参数下同样是协议六更好一点,但协议六发送的数据帧数量相比来说会少一点

协议5是GBN协议,协议6是选择重传,发生超时时,GBN协议会重传所有窗口范围内序号的数据,而选择重传只重传窗口范围内需要重传的内容,已经确认的内容不需要再次重传,在这里会优于GBN协议

3.

 

函数pick_event()具有事件的内置优先级。例如,对于协议5,帧到达先于超时。尝试更改这些优先级(通过重新排序pick_event()中的语句)。你能得出什么结论?

 

首先找到这个函数,位于文件夹内的worker.c中,具体内容如下:

计算机网络实验三 rdt协议_第8张图片

这里以协议5为例,修改case5中语句顺序,完成协议5中事件处理的优先级修改,比如这里修改如下:

原:

计算机网络实验三 rdt协议_第9张图片

修改:

计算机网络实验三 rdt协议_第10张图片计算机网络实验三 rdt协议_第11张图片

计算机网络实验三 rdt协议_第12张图片

计算机网络实验三 rdt协议_第13张图片

计算机网络实验三 rdt协议_第14张图片

计算机网络实验三 rdt协议_第15张图片

计算机网络实验三 rdt协议_第16张图片

可以看到经过这几种修改,仍然是原来的顺序实现的有效负载更高一点,优先级顺序即:

数据到达、校验和错误、超时,这样可以达到的有效负载最高

 

 

 

 

 

 

4.

研究作为各种参数超时间隔函数的重传帧数?你能确定最佳设置是什么吗?

根据前面所做的实验,可以总结出,当超时时间在50-60范围内,丢包率为0、校验和错误率为0时,重传帧数最少,有效负载可达到较高值,实现较好的设置

 

5.

目前,模拟器将时间一次推进一个刻度。如果两个进程在远程超时时都被阻塞,则此进程将缓慢进行。当两个进程在时钟上都被阻塞时,请更改模拟器以更快地提前时间。

计算机网络实验三 rdt协议_第17张图片

在sim.c文件中发现,这里随机生成一个数和1做与运算,然后修改tick,也就是题目中说到的每次“advance one tick”,这里看到每次将tick更新为加delta,在common头文件中发现delta定义为10,所以手动将delta进行了几次修改,发现差别不大,在上下浮动的正常范围为内。

然后尝试在common头文件中加入声明一个标记死锁的变量

在sim.c中首先初始这个值为零,如果发生死锁,则修改这个值为1

计算机网络实验三 rdt协议_第18张图片

在worker.c文件中,对于超时检测增加一个判断条件,如果死锁的标记被修改为1,这时说明发生死锁,等同于超时,重新发送消息,解除当前的死锁情况

计算机网络实验三 rdt协议_第19张图片

6.

在目前的模拟器中,包传递本质上是即时的。更改它,以便交付时间随用户可设置的差异而变化。差异如何影响协议性能?

 

考虑到可以使得交付时间随用户设置而变化,增加一个输入变量,修改delta,就需要在common.h中将delta由原来的常量修改为变量,同时在sim.c中,将delta设为输入的最后一个变量。

计算机网络实验三 rdt协议_第20张图片

经过测试发现并没有什么实质的改变,在正常的浮动范围内有些许变化,大多数情况下并不会随着delta的改变而对实验结果有什么影响,后来仔细思考了一下,delta类似于一个步长,修改步长只会使到达Deadblock的时间有上下很小的浮动,不会是一个真正影响性能的操作,要修改的话应该是修改Deadblock

于是查找到Deadblock的定义如下:

所以如果要修改的话,需要找到这个timeout_interval,通过搜索的方式找到这个值,发现:

是delta*超时时间,所以这个值与delta还是有关系的,可是我们修改了delta并没有发现,说明这里的想法还是出了点问题。

 

总结

    这次实验是要验证rdt协议的一些性质和影响因素,由于这部分是期中考试前学的了,到现在有一点遗忘,所以花了一点时间重新看了一下几种协议,然后在虚拟机上操作其实还是比较麻烦的 ,刚开始的时候虚拟机不能上网,参照了网上的很多方法,才修改正确

    过程中前面几题都比较简单,第三题需要修改优先级,刚开始对于几个if语句对应几个优先级判定也不是很清楚,后来才理解到哪条对哪条,三条语句一共六种排列方法,我中间的时候弄的比较乱,大概选择了几种排列然后比较了一下,五六题相对来说更难一点,要阅读源码还要修改源码,感觉自己这里做的比较差,实验做完也没好好地再检查一遍,希望后面可以准备得更充分一点。

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