计算机通信网实验报告(一)

三、实验原理：

　　物理层模拟软件在两台通过以太网连接的计算机之间模拟实现了一条二进制比特流的全双工传输信道，并为实验者提供二进制数据的收发窗口。

1、通信模拟实验软件的功能（图1-1）

1. 两个物理层模拟软件在单台计算机或分散在通过网络连接在两台计算机上，他们之间建立了一条“全双工的通信传输信道”。
2. 该信道提供与真实bit流服务的物理层一样，传输二进制比特流，信道空闲时可能会因为噪声而解码出无意义的比特。
3. 物理层模拟软件，为了促进实验者对数据链路层的帧定位，差错检测，差错控制和流量控制等技术有更真实的体验，要求实验者自己设计帧定位、差错控制，流量控制的技术方案，并在bit流数据中实施。自行将传输比特流填入到模拟软件的发送窗口。然后从另一端的模拟软件获得

如上图所示，实验者将需要传输的信息编码成二进制比特流填入到一方的实验软件窗口里，点击发送，另一端就能收到，需要实验值从接收的二进制流中识别出有效数据，解决误码问题，然后解码出信息。

分组实验的实验者只能在实验前商定好双方交互信息的各种方式，这些方式只能通过实验软件的bit流来表达，必能再进行其它交流或相互提醒了——真实世界也是如此，两台通过线路连接的计算机，除了bit流，它们没有任何其他的交流手段。实验软件就是希望给大家营造出这种“真实”的场景，从而真正验证我们的设计和技术。

　　注：有一定软件设计能力的实验者可以将相关技术编写到程序中，完成实验。具体方法将在本指导书最后的部分介绍。

4. 该信道有一定的误码率，默认为30‰的误码——收到的数据每位以30‰的概率差错。注意，调整误码率大小的效果是作用到接收数据上的！！！
5. 软件的发送窗口一次能填入的数据量不少，但是能被接受真正发送的每次只有MTU那么多，模拟了信道发送机的单次发送能力。MTU最大值为8k位。
6. 软件接收时，仿真了一个没有自主能力的芯片的行为，它把收到的数据放到大小为一个MTU的缓冲池里，等待高层不断来提取，每次提取就会释放掉相应的缓冲，可以接收新数据。

　　所以，如果人工在界面上点击“提取数据”的频次太低（或者编写高层应用代码的取数据命令频次太低），会造成接收缓冲区溢出，这模拟了信道接收机的处理和缓冲能力。

　　如果接收处理慢了，缓冲区就会溢出，就出现了接收方被数据“淹没”的现象，需要设计流控机制来解决。

四、实验目的：

　　要求实验者依靠通信模拟实验软件提供的传输服务，在其模拟的全双工bit流信道上设计一个通信协议，实现一段文本信息的传输过程。通过该实验体会并掌握通信过程中的成帧方法。

1. 设计将汉字、英文字符等编/解码方法，并实验
2. 设计在bit流基础上成帧的方法，并实验
3. 设计帧校验方法，并在有能力的情况下实现数据校验的算法

五、实验内容：

　　将一个小组分为两个半组，每半组运行一份“物理层模拟软件”，在两个半组的实验软件之间，完成数据发送和接收，关键是如何进行编码、成帧和控制，实现业务数据的正确传输。

六、实验器材（设备、元器件）：

　　计算机2台，或单台计算机上同时运行两份实验软件

　　软件：通信模拟实验软件（comexpm.exe），其辅助的编解码软件。

七、实验步骤：

1. 组织实验小组成员进行实验分工。将小组成员及其分工记录在“实验报告”中。本实验也可以单人完成两边的操作。
2. 根据物理层模拟软件提供的传输服务，设计编解码方法、成帧方法和一个简单的协议（差错控制和流量控制将在下一个实验中完成），在“实验报告”中简要描述该协议内容，包括数据的表示方法、传送格式和通信的时序交互图。
3. 使用物理层模拟软件实现一次通信过程：设定误码率为0，采用所设计的通信协议，发送方将一段文字，文字包含中英文和标点符号，文字长度超过200个字，内容自选。发送给接收方。在“实验记录”中记录本次通信过程：
      发送方：将实验文字表示成在发送窗口要发送的文字内容；点击“发送数据”的次数；点击发送前软件发送窗口中的二进制比特数据；
      接收方：点击“接收数据”的次数；每次点击接收时接收窗口中的二进制比特数据；根据接收内容还原后的文字内容。
4. 根据“实验记录”中的记录信息分析所设计的通信协议的正确性、不足及其改进方法或建议。

八、实验数据及结果分析：

　　模拟HDLC协议：面向连接的通信过程。

　　1表示发送方，2表示接收方。

　　2发送1表示接收成功，N表示接收失败。

　　1没有收到应答信号20S后则重传，1收到Y之后发送新的数据，1收到N之后重传。

　　1发送完数据帧发送DISC请求拆除链接，发送UA确认。

　　停等协议的帧序号，在01111110定界符后发1bit数据【0或1】模拟帧序号，以区分发送方传来的新旧帧。

　　具体通信模拟：

　　1：SAMBE

　　发送解码得到SABME信息，意味着申请建立信道

　　2：UA

　　接收方回应，连接正式建立

　　1:0我（利用16位编码，总共发送4次数据帧）

　　接受解码我信息

　　2：ACK0（接收成功）

　　接受解码ACK信息，同时对ACK帧进行编号

　　1:1爱

　　2:NCK（接收失败）

　　接受解码得到NCK信息

　　1：1爱

　　…超时重传…

　　1:1爱

　　解码传送过来的帧得到爱字符

　　2:ACK1

　　1:0中

　　解码传送过来的帧得到中字符

　　2:ACK0

　　1:1国

　　解码传送过来的字符得到国字符

　　2:ACK1

　　1：DISC

　　接收到DISC帧后并进行解码，解码出DISC帧中的DISC信息

　　2：UC

　　接收到UC帧

　　帧前后有首尾定界符，在编码后可以得到UC字母数据

十、总结及心得体会：

　　经过了本次实验的学习，一方面我实践了去自己设计一种互联网数据链路层协议，同时对数据链路层上的协议有了更好的理解，懂得了数据在链路层上是如何成帧的，如何将传送过来的帧进行解码等操作。同时懂得了在设计协议时的那些控制帧在具体的发送数据阶段中是如何发挥作用的。

十一、对本实验过程及方法、手段的改进建议：

　　无