README

16302010059 张健

标签（空格分隔）： 计算机网络 PROJECT

• cp1: passed
• cp2: passed
• cp3: passed
• concurrenttest: passed

---

架构（新增）

• tracker.c 管理对等方的chunks信息，提供查询接口，以及chunk数据结构和相关接口
• rcv_send.c 管理接收方和发送方信息，处理重发（GBN），计时
• handler.c 处理接收到的各种数据包，发送数据包，拥塞控制
• packet.c 数据包结构，生成各种数据包
• queue.c 队列，方便存储各种链式数据

---

处理过程

• peer.c接收配置信息，初始化config
• 不断监听输入
  • 客户端输入GET XXX XXX指令：更新config信息，调用process_download函数处理下载任务
  • 另一对等方请求：接收数据包，调用process_PKT函数处理数据包

客户端下载过程

• 客户端调用process_download函数
• 初始化连接池、下载队列down_chunks（需下载的chunks）
• 向其他（除自己）的对等方发送WHOHAS数据包
• 新建一个线程process_receiver下载所有down_chunks

客户端接收IHAVE数据包

• 根据数据包包含的hash值
• 更新下载队列中对应的chunk的拥有者信息
• process_receiver线程函数每隔1秒检查down_chunks队列是否有可下载的chunk

根据最稀缺块优先下载原则： 该块至少有一个来源且来源最稀少，下载状态为READY，

客户端接收DATA数据包

判断该数据包的seq_num是否是当前连接期待接收到的next_expected数据包

• 是，更新连接窗口信息，发送ACK数据包
• 否，发送ACK数据包（重复的ACK）
• 判断是否下载完成
• 释放完成下载的连接
• 将数据写入文件

判断是否下载完成

为了下载的健壮性，如果得到的数据不正确，需要从其他对等方处下载：

    if (rcvr->last_rcvd * DATA_SIZE >= BT_CHUNK_SIZE) {//下载完成
        if (check_chunk(rcvr->chunk, rcvr->chunk->sha1)) {
            //更新下载状态为【完成】
            update_state(down_chunks, rcvr->chunk, FINISHED);
        } else {
            //数据不正确，将下载状态设为【准备下载】，重新获取
            update_state(down_chunks, rcvr->chunk, READY);
        }
        //断开该连接
        remove_receiver(receiver_pool, rcvr);
    }

---

上传过程

对等方接收WHOHAS数据包

• 查询拥有的chunk信息
• 将满足WHOHAS数据包要求的chunk哈希值打包到一个IHAVE数据包

因为满足的chunk数必定小于等于需要的chunk数 因此只需要一个IHAVE数据包

对等方接收GET数据包

• 当请求的GET数达到最大值，拒绝连接，发送DENIED数据包
• 否则根据哈希值得到对应chunk数据
  • 检查是否已经发送最后一个数据包，若是则释放完成上传的连接
  • 将数据打包成DATA数据包数组
  • 建立连接，新建一个线程process_sender发送数据包数组

对等方接收ACK数据包

使用"累计确认"原则

• 当ack_num大于上次确认的ack_num，则更新发送窗口信息
• process_sender线程函数捕捉到空闲窗口则发送新的数据包

拥塞控制

接收到合法ACK：

a. 拥塞窗口小于窗口阈值，即慢启动阶段。每收到一个ACK拥塞窗口加一，即指数增长

• 初始时，cwnd = 1
• 接收到一个ACK，cwnd = 2
• 接收到两个ACK，cwnd = 4
• 接收到四个ACK，cwnd = 8
• ……

b. 拥塞窗口大于等于窗口阈值，即线性增长阶段。 每收到一个ACK，拥塞窗口增加1 / 拥塞窗口大小

if (pkt->header.ack_num > sdr->last_acked) {
        //使用累计确认原则，当ack_num大于上次确认的ack_num
        //则更新发送窗口信息，process_sender线程捕捉到空闲窗口则发送新的数据包
        sdr->last_acked = pkt->header.ack_num;
        sdr->last_available = (uint32_t) (sdr->last_acked + sdr->cwnd);
        sdr->dup_ack_num = 1;   //第一次收到（有效）
        if (sdr->cwnd <= sdr->ssthresh) {
            sdr->cwnd++;    //慢启动指数增长
            cwnd2log(sdr->p_receiver->id, (int) sdr->cwnd);
        } else {
            if ((int) sdr->cwnd + 1 < sdr->cwnd + 1 / sdr->cwnd) {
                sdr->cwnd += 1 / sdr->cwnd;
                cwnd2log(sdr->p_receiver->id, (int) sdr->cwnd);
            } else sdr->cwnd += 1 / sdr->cwnd;
        }
    } else if (pkt->header.ack_num == sdr->last_acked) {
        sdr->dup_ack_num++;
        if (sdr->dup_ack_num >= DUP_ACK_NUM) {
            //接收到重复的ack_num，将last_sent指向最早未确认的包
            //process_sender线程根据新的last_sent重发所有未确认数据
            retransmit(sdr, pkt->header.ack_num);
            cwnd2log(sdr->p_receiver->id, (int) sdr->cwnd);
        }
    }

重传 两种情况：

• 接收到重复ACK数超过DUP_ACK_NUM
• 超时

调用retransmit函数执行超时重发（GBN）

• 在慢启动阶段超时或收到3个重复ACK，则重新开始慢启动
• 其他情况，使用TCP Reno策略快速恢复

void retransmit(sender *sdr, uint32_t last_acked) {
    sdr->last_sent = last_acked;
    sdr->last_acked = last_acked;
    sdr->dup_ack_num = 1;
    if (sdr->cwnd <= sdr->ssthresh) { // 重新进入慢启动阶段
        sdr->ssthresh = (uint32_t) sdr->cwnd;
        sdr->cwnd = 1;
    } else {    //TCP Reno策略，快速恢复
        sdr->ssthresh = (uint32_t) (sdr->cwnd / 2);
        sdr->cwnd = sdr->ssthresh + DUP_ACK_NUM;
    }
    sdr->last_available = (uint32_t) (sdr->last_sent + sdr->cwnd);
}

• process_sender线程会不断检测是否有空闲窗口
• 当last_sent被重置时，将重发所有未被确认的DATA数据包

void *process_sender(sender *sdr){ //一个子线程
//……
//……
    while (1) {
        timer.tv_sec = 0;
        timer.tv_usec = 100;
        if (select(0, NULL, NULL, NULL, &timer) >= 0) {
            if (sdr->last_sent < sdr->last_available && sdr->last_sent < sdr->pkt_num) {
            //不断（每隔0.1毫秒）检测是否有空闲窗口，若有则发送数据包
                if (sdr->last_sent == sdr->last_acked) { 
                //对发送窗口的第一个数据包设置计时器
                    init_timer(sdr->timer, sdr->last_acked);
                    start_timer(sdr);
                }
                send_PKT(sock, sdr->p_receiver, sdr->pkts[sdr->last_sent++]);
            }
        }
        if (sdr->last_acked >= sdr->pkt_num) {//发送完毕
            break;
        }
//……
//……

• 拥塞窗口变化信息输出到problem2-peer.txt文件
• 使用多线程处理的缘故，拥塞窗口变化太快
• fprintf函数的花费较高，因此不能及时输出所有拥塞窗口变化的信息

对连续输出相同拥塞窗口大小的解释：

• 当超时或接收到3个重复ACK时，重发
• 若cwnd == cwnd / 2 + 3，则变化前后，输出相同拥塞窗口状态

……
peer2	time = 4001	cwnd = 5
peer2	time = 4027	cwnd = 5
peer2	time = 4036	cwnd = 5
peer2	time = 4041	cwnd = 5
peer2	time = 4066	cwnd = 2
peer2	time = 4071	cwnd = 3
peer2	time = 4076	cwnd = 4
peer2	time = 4080	cwnd = 5
peer2	time = 4085	cwnd = 6
peer2	time = 4089	cwnd = 7
peer2	time = 4093	cwnd = 8
peer2	time = 4097	cwnd = 9
peer2	time = 4101	cwnd = 10
……

---