GBN Sender Lab

Overview

Go-Back-N是自动重复请求(ARQ)协议的一个特定实例，在该协议中，即使没有收到来自接收方的确认(ACK)包，发送过程也会继续发送由窗口大小指定的分组数。它是一般滑动窗口协议的一种特殊情况，发送窗口大小为N，接收窗口大小为1。当收到接收方的确认时，发送方将窗口向后移动，并且发送其他可以发送的分组。

在这个实验中，你的任务是实现一个搭建在OpenNetLab上的使用GBN协议的发送端。

Getting Started

下载实验资源 ，解压后进入gbn文件夹，其中包含基础的实验代码模板。实验代码包含如下文件：
- main.py ：本地调试运行文件；
- receiver.py ：接收方文件，无需修改；
- sender.py ：发送方文件， TODO 部分待编写。
- testcases.json ：本地评测配置文件。
- tester ：本地评测运行文件，使用说明见相关文档。
阅读实验任务，完成代码模板中 TODO 部分的代码片段。
进行本地测试，完成本地测试后将代码提交到OpenNetLab在线平台进行远程评测。

Tasks

在这个实验中，你需要将一个字符串中的每个字符封装为分组发送给接收方，并且遵循GBN协议：

开始时发送滑动窗口内所有可以发送的分组。
每发送一个分组，保存该分组在缓冲区中，表示已发送但还未被确认。
缓冲区使用一个定时器，当定时器超时的时候，重新发送缓冲区中的所有分组。
当收到接收方的确认后，判断该确认是否有效。如果无效的话，什么也不做；如果有效的话，采取累计确认，移动滑动窗口，将已经被确认的分组从缓冲区中删除，并且发送接下来可以发送的分组，重置定时器。

该实验 TODO 部分的伪代码如下：

function run() {
    # send available packets, add these packets to buffer
    while (sequence number is available) {
        encapsulate messages into new packets
        send new packets
        add these packets to buffer
    }
    reset timer
    Check whether to terminate the sending process
}

function put(packet) {
    # Process packets received from the receiver
    if ackno is valid {
        remove acked packets from the buffer
    }
    send the following available packets
    if all packets are sent and acked {
        Inform to terminate the sending process
    }
}

function timeout_callback() {
    for all packets in the buffer {
        send packet
    }
}

Tips

你可以通过 GBN交互演示来帮助自己更好地理解GBN的过程。

sender.py和receiver.py中一些属性和方法的解释：

self.seqno_range: 序号空间大小。请注意序号空间的序号是从0开始的；

self.window_size: 滑动窗口大小；

self.timer: 发送方的定时器；

self.env: 程序运行的环境；

self.debug: 控制运行过程中日志信息输出，可以设置为True以方便调试；

self.proc: 发送方的进程；

new_packet(self, seqno, data) → Packet

将需要传输的信息内容封装为一个数据包；

@参数: seqno - 数据包的序列号

@参数: data - 数据包所携带的数据内容

@返回类型: 已封装好的一个数据包实例

timeout_callback(self): 超时处理的回调函数，当gbn sender中的超时器超时会自动调用该函数，你需要在该函数中发送所有未收到确认的数据包；

send_packet(self, packet)

发送数据包packet到receiver；

@参数: packet - 需要发送的一个数据包实例

run(self, env)

在给定的环境中运行发送端；

@参数: env - 程序的运行环境；

put(self, packet)

处理确认数据包并且发送余下的数据；

@参数: packet - sender接受到的来自receiver的确认数据包

dprint(self, msg)

打印运行日志信息。

@参数: msg - 需要打印的信息

Testing

进行本地测试

在本机运行 main.py 程序。 main.py 程序会使用本地的一个测试用例对GBN发送端的正确性进行评测并输出运行日志。

python3 main.py

Note

main.py 首先实例化类 Environment ，创建一个基于事件的网络模拟执行环境。然后 main.py 在模拟环境中实例化 GBNsender、GBNreceiver、Wire 类，创建由 sender , receiver , wire1 , wire2 构成的网络回路进行数据包传输，Wire 类主要目的是实现 sender 与 receiver 之间不可靠的数据传输（模拟数据包的发送时延、丢失和乱序的情况），流程主要分为四步：

sender 通过 wire1 实现数据包的发送
receiver 通过 wire1 中的方法，获取 sender 发送的数据包
receiver 通过 wire2 实现数据包的发送
sender 通过 wire2 中的方法，获取 receiver 发送的确认数据包

完成程序基本功能的调试后，可以运行可执行文件 tester 进行多个测试用例评测，更详细的使用说明见相关文档

提交代码进行远程评测