计算机通信基础课程设计实验报告

源码：https://github.com/baijq643048734/HDLC

整体协议实现的都主要在模拟帧发送接收上，并没有实现真正意义上的传输，如果对你有帮助 麻烦github帮忙点个⭐吧~

目录

实验内容

​ 完成了HDLC协议最基本的协议内容，包括:

1. 组帧、拆帧并对组帧进行解析
2. 连接的建立与拆除
3. 实用停等协议的模拟演示
4. 在数据传输过程中实现了CRC冗余校验来验证正确性

实验步骤

一、连接的建立与拆除

1. 相关函数

//链接建立与拆除相关函数 int build_SNRM_frame(char *Address); //建立要发起连接的SARM连接帧   int build_UA_frame(char *Address); //建立确认UA连接帧  int build_DISC_frame(char *Address); //建立请求断连的DISC帧  int connect_to_addr(char * Address); //与目的地址主机连接   //void receive(char *frame);       //接收帧  

2. 主要实现功能

1. 由用户输入要连接的地址赋值给Address 数组，然后通过调用函数connect_to_addr，来判断用户输入地址是否合法，并且判断地址为有效地址、广播地址（11111111）还是链路测试专用地址（00000000）。若用户输入广播地址或链路测试地址，则输出相关信息；若用户输入有效地址，则调用build_SNRM_frame函数建立SNRM帧，并发送SNRM帧并等待接收UA帧与远程地址建立连接。远程地址通过build_UA_frame函数建立UA帧并发送。

(注：具体组帧操作见下文) 

2. 在与远程地址建立连接之后，用户可以通过输入来选择继续发送数据还是与远程地址断开连接，若用户选择发送数据，则会进行进一步处理(见下文)，若用户选择断连，则会通过调用build_DISC_frame函数发送DISC帧请求断连并等待远程地址发送UA帧确认断连。

3. 连接、拆除流程图

二、组帧、拆帧、帧解析操作

1. 相关函数

// frame.h此处函数均为组帧操作内部调用函数           int _2_x(int x); //2的x次方 void char_to_bit(char letter, char *bit); //将单独字母转化为比特串 int info_to_bit(char *Info, int Info_len, char *Info_temp); //将传输数据转化为比特串  void print_info_bit(char *Info,int Info_len); //打印数据比特串             void flag_fld_header(char *frame); //初始化组帧帧头  void addr_fld(char *frame, char *Address); //初始化组帧地址字段              void control_fld(char *frame, char *Control); //初始化组帧控制字段 //int bit_stf(char *Info, int Info_len);     //数据字段字节扩充 int info_fld(char *frame, char *Info, int Info_len); //初始化组帧数据字段  int fcs_fld(char *frame,char *FCS,int frame_length); //初始化组帧FCS字段 int bit_stf(char *frame, int frame_length); //0bit扩充 int flag_fld_end(char *frame, int frame_length); //初始化组帧帧尾  void print_frame(char *frame, int frame_length); //打印组帧 int Frameing(char *Address, char *Control, char *Info, int Info_len, char *FCS, char *frame); //组帧操作 返回帧长  // initfield.h 初始化字段 int init_control_fld(char *Control,int control_type); //控制字段生成 返回控制字段帧类型编号  int init_info_fld(char *Info, int info_type,char *Info_temp); //根据控制字段帧类型编号 填充数据字段 返回数据字段长度  void init_fcs_fld(char *Info, char *FCS,int info_type); //根据数据生成CRC校验码  void bin_div(char *inStr,char *outStr); //bit除法  void checkCRC(char *inStr, char *outStr); //CRC校验码生成  // 数据发送相关函数 int send(int flag); //发送帧 返回发送的帧类型  int frame_parsing(char *frame, int frame_len, int info_len); //帧解析函数 调用unframe函数 然后对帧进行解析 void unframe(char *frame, int frame_len, int info_len, char *addr, char *cont, char *info, char *fcs); //拆帧   int bit_del(char *frame, int len, char *frame1); //0bit删除  //*帧解析相关函数 int control_parsing(char *recv_cont); //解析控制字段 返回帧类型  void info_parsing(int fcs_flag, int con_type, char *recv_info, int info_len); //解析数据字段   int fcs_parsing(int con_type, char *recv_info, char *recv_fcs); //进行CRC校验 成功返回1 否则返回0 void bit_to_info(char *recv_info, int info_len); //bit串转字符串  

2. 主要实现功能

在组帧过程中,最主要的函数是`Frameing` 。 

​ 首先用户建立连接，发出SNRM帧以后，进入一个循环，不断调用send函数。

​ 进入send函数后，若用户需要发送数据，则会调用init_control_fld函数并传入生成信息帧的标志I，来生成相应的控制帧，在函数中，会通过全局变量Info_num来告知这是已发送的第几个数据段，并写给控制字段的N(S)、N(R)。在控制字段初始化完成后，紧接着便调用init_info_fld函数来初始化数据字段，将用户输入的数据转化为比特串赋值给全局变量Info，并返回数据字段比特长度，然后调用init_fcs_fld函数对用户输入数据生成相应的CRC冗余校验码。

​ 在这些初始化工作完成后，便调用Frameing函数对之前的全局变量进行0比特填充(bit_stf)、拼接、加入帧头帧尾，形成一个完整的组帧。至此，组帧操作全部完成。

​ 紧接着，在远程地址收到组帧后，调用frame_parsing函数，对帧进行解析。

​ 在解析函数中，首先调用unframe函数，将一个组帧进行拆除帧头帧尾、0比特删除(bit_del)等相关操作，将组帧分成地址、控制、数据、FCS字段并赋值给局部变量进行相关信息的分析检查。

​ 检查过程大概如下:

​ 在拆帧以后，首先输出对应的组帧、帧长以及其中的地址字段、控制字段、数据字段、FCS字段。然后调用control_parsing进行控制字段分析。之所以要先分析控制字段，因为控制字段中包含帧的类型，先判断出帧的类型，才可以对帧中的信息进行相应的解读。函数分析完控制字段后，返回该帧的帧类型，并传入紧接着要调用的fcs_parsing函数，若帧类型为数据帧(I)，则在函数中会进行相应的CRC冗余校验，来验证信息是否正确，并将验证正确与否的结果返回，传入紧接着的数据字段分析函数info_parsing，若CRC校验成功，则函数先输出数据比特串，然后调用函数bit_to_info将数据比特串转换回字符串结构并显示给用户。

​ 至此，帧解析完成，返回所解析帧的类型给main函数，在主函数中，通过判断返回的帧的类型进行相应的操作——若返回类型为数据帧(I)，则继续进行实用停等协议的流程；而返回类型若是断连无编号帧(DISC)，则发送UA帧来结束本次连接。

三、实用停等协议的实现与模拟

1.相关函数

//停等协议流程相关函数 void num_to_str(int info_num, char *info_num_str); //将序号转为二进制存放  int build_RR_frame(char *Address); //建立RR确认帧  int build_SREJ_frame(char *Address); //建立SREJ请求重发帧   

2.主要实现功能

​ 由上文，在地址接受完信息以后，由用户对比数据，选择数据是否发送成功。若校验数据成功，则发送RR帧，告知主机已收到该信息帧，并改变全局变量Info_num的值，也就是改变了N(S)、N(R)；若校验数据失败，则发送SREJ帧告知主机，重新发送编号为Info_num的帧，即完成了一个简易的使用停等协议的模拟。

四、CRC冗余校验

1. 相关函数

void init_fcs_fld(char *Info, char *FCS,int info_type); //根据数据生成CRC校验码  void bin_div(char *inStr,char *outStr); //bit除法  void checkCRC(char *inStr, char *outStr); //CRC校验码生成  

2. 主要实现功能

​ 通过调用checkCRC函数，传入数据字段，生成相应的冗余码。在校验时，通过对比组帧的FCS字段和收到数据生成的CRC冗余码是否一致来判断数据是否有变动。

实验缺陷

一、整体情况

​ 由于在代码完成时使用的是Dev-C++编译器，最开始多文件连编时，总是出现类似于找不到头文件等稀奇古怪的错误，于是最后我只好把各个文件中的代码全部放入main.cpp函数中，整体代码量也较大，可能会使老师读源码比较费劲。

​ 其次，并没有实现老师所说的开两个线程来进行连接建立、数据传输、连接拆除的操作，而是在一个线程中进行了这些过程的模拟。

二、组帧、拆帧、帧解析阶段

​ 在组帧阶段中，为了简化问题，默认地址字段为8比特，没有考虑地址首位为0的地址扩充情况；默认控制字段为8比特，并默认控制字段的P/F bit位始终为1；默认FCS字段为16比特，也就是默认冗余码的生成规则为CRC-16。

三、连接建立、拆除过程

​ 在连接过程中，对于广播模式和测试链路状态模式中，没有进行具体的函数实现，仅仅输出了相关的提示信息，而仅仅对有效地址进行了连接的建立、数据的传输、连接的拆除等操作。

四、传输过程

​ 在传输过程中。

​ 对于无编号帧U：完整的HDLC协议有以下多种无编号帧。

​ 但我只考虑了SNRM、UA、DISC三种无编号帧来实现基本的连接建立、拆除、确认操作。

​ 对于监控帧S：完整的HDLC协议有以下多种无编号帧。

​ 但我只考虑了RR、SREJ两种监控帧来实现基本的实用停等协议的过程。