【計網】代碼實作：TCP擁塞控制算法程式設計實驗（結合matplotlib折線圖輸出結果）

聲明：本文僅提供一個思路，因本人較lan，且近期時間匆忙，是以代碼實作有許多不足制之處（詳情見正文 四、不足之處 ）

文章目錄

• ​​一、實驗需求​​
• ​​二、測試效果​​

• ​​測試用例一​​
• ​​測試用例二​​

• ​​三、完整代碼​​
• ​​四、不足之處​​

一、實驗需求

掌握TCP進行擁塞控制的四種算法：慢開始、擁塞避免、快重傳、快恢複的工作原理，程式設計實作擁塞控制算法。

程式輸入：

（1）擁塞視窗cwin；

（2）初始門檻值ssthresh；

（3）判斷封包段丢失的依據（逾時？三個重複确認？）

（4）（…自行設定額外輸入項）

程式輸出：

（1）輸出前i輪次擁塞視窗的值。

（2）畫圖描述出擁塞視窗的變化曲線。

聲明：因涉及圖像結果的輸出，選用 Python 較為友善。

二、測試效果

測試用例一

測試資料輸入：

• 初始擁塞視窗大小：1
• 初始門檻值大小：16
• 逾時發生時的傳輸輪次（沒有則輸-1）：12
• 重傳發生時的傳輸輪次（沒有則輸-1）：-1
• 傳輸輪次：22

程式輸出如下：

測試用例二

測試資料輸入：

• 初始擁塞視窗大小：1
• 初始門檻值大小：16
• 逾時發生時的傳輸輪次（沒有則輸-1）：12
• 重傳發生時的傳輸輪次（沒有則輸-1）：21
• 傳輸輪次：26

程式輸出如下：

三、完整代碼

import numpy as np 
from matplotlib import pyplot as plt 


#程式輸入-------

'''測試資料
1
16
12
-1
22

1
16
12
21
26
'''

cwin = eval（input('請輸入初始擁塞視窗大小：')) #擁塞視窗
ssthresh = eval（input('請輸入初始門檻值大小：')) #初始門檻值

#是否逾時 >0-True  -1-False
ifTimeoutRoundIndex = eval（input('請輸入逾時發生時的傳輸輪次（沒有則輸-1）：')) #逾時發生時的傳輸輪次

#是否重傳 >0-True  -1-False
ifReTransmissionRoundIndex = eval（input('請輸入重傳發生時的傳輸輪次（沒有則輸-1）：')) #重傳發生時的傳輸輪次

roundCount = eval（input("請輸入傳輸輪次：")) #傳輸輪次


#算法----------

listXResult = [] #後期繪圖用的x坐标集（此處直接用roundCount算出也可以）
listYResult = [] #後期繪圖用的y坐标集


for roundIndex in range(roundCount):
    print("第", roundIndex, "輪：", "，擁塞視窗大小：", cwin)

    #圖：收集x, y坐标
    listXResult.append(roundIndex)
    listYResult.append(cwin)

    #先判斷，是否逾時或重傳------------

    #---若逾時--->轉-慢開始
    if (roundIndex == ifTimeoutRoundIndex):
        ssthresh = cwin // 2
        cwin = 1
        continue
    #---若重傳--->轉-快重傳
    if (roundIndex == ifReTransmissionRoundIndex):
        ssthresh = cwin // 2
        cwin = ssthresh
    #--------------------------------

    #+++++++慢開始
    #【擁塞視窗 < 初始門檻值】
    if (cwin < ssthresh):
        cwin *= 2
        #避免因x2而越界
        if (cwin > ssthresh):
            cwin = ssthresh

    #+++++++擁塞避免
    #【擁塞視窗 > 初始門檻值 且 目前輪次 < 逾時發生時的傳輸輪次】
    elif (cwin >= ssthresh): 
        cwin += 1

    

#程式輸出-------
# print("----------------------------------")
# print(listXResult)
# print(listYResult)

plt.xlabel("傳輸次數 roundIndex")
plt.ylabel("擁塞視窗 cwin")
plt.plot(listXResult, listYResult, 'r')
plt.grid()#添加網格
plt.show()      

四、不足之處

• 未進行使用者輸入的檢驗，讀者可自行彌補此缺點
• 未更改plt輸出圖的中文編碼
• 為設定多個逾時，多個阻塞的情況
• …讀者自行更改即可，本文僅提供一個思路