TOP數(shù)據(jù)傳輸實現(xiàn)的軟件設(shè)計中注意的事項
(1)TCB
TCP模塊中有一個TCB(傳輸控制模塊,Transmit Control Block),它用于記錄TCP協(xié)議運行過程中的 變量。對于有多個連接的TCP,每個連接都有一個TCB,這里只有一個。TCB結(jié)構(gòu)的定義包括這個連接使用 的源端口、目的端口、目的IP、序號、應(yīng)答序號、對方窗口大小、己方窗口大小、TCP狀態(tài)、TOP輸入/輸出隊列、應(yīng)用層輸出隊列、TCP的重傳有關(guān)變量。
(2)rap狀態(tài)轉(zhuǎn)化(狀態(tài):能夠?qū)ζ洚a(chǎn)生影響的事件)
在特定的rap狀態(tài)下,相應(yīng)的事件觸發(fā)相應(yīng)的動作和相應(yīng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)化。狀態(tài)轉(zhuǎn)化如下:
(3)接收流程
TCPIn()進程是主接收流程。TCPIn進程查看TOP輸入隊列中是否有元素,有則提取并從隊列中刪除。 然后看校驗和是否正確,再看端口是否正確,調(diào)用TCPPortOK函數(shù)。TCPPortOK函數(shù),首先看是否為SYN包 ,對這種包都不加以拒絕,否則要求不在closed和listen狀態(tài),并且源目的端口和目的IP地址要正確才 接收。
接著調(diào)用TCPExpectedPacket來看收到的這個包的序號是否是自己想要的序號,復(fù)雜的TCP協(xié)議只要序號 落在窗口范圍內(nèi)就接收,這里為了簡便只允許接收特定序號的包。如果以上的檢測都通過,則說明是一 個所希望的包。用新接收的包調(diào)用TCPReceiveRenew函數(shù)來更新TCB的值,TCPReceiveRenew函數(shù)主要用來 更新應(yīng)答序號、釋放重發(fā)隊列中被應(yīng)答的元素(以后說明),以及事件處理和狀態(tài)轉(zhuǎn)化。在
處理中,有些狀態(tài)要判斷是否是對方發(fā)來的第一個包,如果是則要Initial ack,即初始化AckSequence ,對于Establish狀態(tài)還要判斷是否發(fā)送應(yīng)答包。
接下來,如果這個包中含有數(shù)據(jù)則調(diào)用TCPOnReceive,用戶在這個函數(shù)中處理接收。TCPIn函數(shù)在最后 無論如何要釋放這個包。
(4)發(fā)送流程
TCPOut是發(fā)送主進程。首先它檢測是否有TOP包要重發(fā)(以后說明),然后要求rap不處于closed, listen,synrecvd,synsent狀態(tài),這些狀態(tài)不能發(fā)送數(shù)據(jù)。接著看重傳隊列是否很滿,再看應(yīng)用層輸出 隊列中是否有元素,有則用TCPSendPacket發(fā)送此包。
TCPSendPacket函數(shù)負責(zé)發(fā)送一個TOP包。它首先判斷page是否合法,因為很多地方使用TCPSendPacket (TCPAllocateWithoutData(),TCP_ACK);的形式,所以可能TCPAllocateWithoutData沒能分配到內(nèi)存 ;page非法則退出,這里的非法退出可能導(dǎo)致協(xié)議失敗,但是在內(nèi)存夠用的情況下不會發(fā)生。然后將包 寫入重傳隊列,填寫TCP頭;接著更新Sequence,填寫IP頭的目的IP,再寫入TCP輸出隊列。
(5)定時重發(fā)
符合條件if(DataSize!=0|| (TCPFlag& (TOP_SYN丨TOP_FIN))!=0)的TCP需要重發(fā)。重發(fā)思路 如下:
將所有發(fā)送的數(shù)據(jù)包都寫入重發(fā)隊列QueueRetransmit,其中包括需要重發(fā)的和不需要重發(fā)的TCP包,并 將TCP包的序號寫入SequenceOfRetransmit,將是否需要重發(fā)標志寫入FlagOfRetransmit。如圖1所示, 圖中第二個序號為2100、3003的包是不需要重發(fā)的。
圖1 定時重傳隊列
(6)窗口大小選擇
本地窗口固定為TCP_SOURCE_WINDOWS,這是為了避免TCP復(fù)雜的窗口算法。這里選擇窗口大小一般比較 小。TCP只接收一個包,給予應(yīng)答后才能接收另一個包,而一般的TCP都是一次發(fā)送多個的,如果對方發(fā) 來多個,這里只好拋棄,最好是對方不會一次發(fā)送多個。如果將窗口大小設(shè)得很小,則對方認為內(nèi)存小 ,只連續(xù)發(fā)一個或很少。
(7)如果給對方的應(yīng)答包丟失
比如發(fā)一個應(yīng)答,希望對方發(fā)來序號為1000的包,但是這個包丟失,對方將不斷地重發(fā)上一個包(例 如序號為900的包),則不斷拋棄這個包(只接收一個指定序號為1000的包),協(xié)議出錯。
(8)應(yīng)用層分包
應(yīng)用層定義的包和接收情況如圖2所示
圖2 應(yīng)用層定義的包和接收
陰影部分表示新接收到的數(shù)據(jù),即buff~buff+size內(nèi)存區(qū)的內(nèi)容。它是第1個包的末尾和第2個包的開 始。這就是說一次接收的不一定是一個完整的包,但是有時需要接收到一個完整的包時才能處理這個包 。這就是應(yīng)用層分包問題,做法如下。
從包的type字段可以知道這個類型的包大小為PacketTypeToSize(type),所以應(yīng)該接
收PacketTypeToSize(type)以后再處理這個包。接收完P(guān)acketTypeToSize(type)個字節(jié)以后,下一 個一定是下一個包的type字段,然后又可以從PacketTypeToSize(typo)得到需要接收的字節(jié)數(shù)。
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