Lab2

• Lab汇总
• 概述
• Part1 真实序号与32位序号的相互转换
• • 具体实现
• Part2 实现TCPReceiverTCPReceiverTCPReceiver

Lab汇总

概述

利用lab0和lab1实现的ByteStream类和StreamReassembler类实现一个TCPReceiverTCPReceiverTCPReceiver，即TCPTCPTCP的接收功能。

Part1 真实序号与32位序号的相互转换

该部分主要实现StreamReassembler中64位的序号（从零开始）与TCPTCPTCP头部中32位的序号（从某个随机初始序号开始）的相互转换。

将序号视为一个32位无符号整数（使用自然溢出方法对2的32次方取模）
一个字节流的初始序号对应着SYN标记，末尾序号对应着FIN标记，除去SYN与FIN，中间是真正的字节内容（也就是说SYN与FIN都占有着一个序号，即使报文中的数据部分没有数据）
比如文档中给出的例子（初始序号isn为2^32-2）：

其中，

• seqno就是TCP报文中的序号字段（32位无符号数）
• absolute seqno是原字节流加上SYN与FIN之后的序号（从0开始递增）
• stream index是原字节流的序号（不包括SYN和FIN，从0开始递增）

详细的字段描述如下图所示

具体实现

要求实现以下两个函数：

• wrap函数
  该函数将absolute seqno转换为seqno，很简单，直接将64位无符号整数截取到32位无符号整数再加上初始序号（isn）即可

• unwrap
  将给定的seqno转换为与某个给定值checkpoint（是一个absolute seqno）距离最近的一个absolute seqno，这个也不难（但是我很傻搞了一上午）
  我的思路如下（可能不太严谨）
  令给定的seqno的值为nnn，checkpoint为ckckck，则checkpoint转换为相应的seqno为ck′=(ck%232+isn)%232ck'=(ck \% 2^{32} + isn) \% 2^{32}ck′=(ck%232+isn)%232
  假设nnn转换成absolute seqno之后的值为n′n'n′，文档要求（n′n'n′与ckckck之间的间隔）与（nnn与ck′ck'ck′之间的间隔）一致。
  那么首先算出nnn与ck′ck'ck′之间的间隔diff=(n−ck′+232)%232diff=(n - ck' + 2^{32})\% 2^{32}diff=(n−ck′+232)%232，diffdiffdiff也会等于(n′−ck+232)%232(n' - ck + 2^{32}) \% 2^{32}(n′−ck+232)%232
  即 diff+ckdiff + ckdiff+ck 与 n′n'n′ 在2322^{32}232下同余
  就是说 n’ = diff+ck+k∗232diff + ck + k * 2^{32}diff+ck+k∗232(kkk为任意整数)
  由于需要求出与ckckck距离最近的一个n′n'n′，于是要么是ck+diffck + diffck+diff要么是ck+diff−232ck + diff - 2^{32}ck+diff−232
  还有一个细节就是，ck+diffck + diffck+diff不用考虑溢出问题，但是ck+diff−232ck + diff - 2^{32}ck+diff−232 也就是 ck−(232−diff)ck - (2^{32} - diff)ck−(232−diff)可能会下溢出，此时就只能用ck+diffck + diffck+diff了
  参考代码如下：

uint64_t unwrap(WrappingInt32 n, WrappingInt32 isn, uint64_t checkpoint) {const uint32_t diff = static_cast(n - wrap(checkpoint, isn));if (diff < (1U << 31)) return checkpoint + diff;else {uint64_t res = checkpoint - ((1UL << 32) - static_cast(diff));if (res > checkpoint) res = checkpoint + diff;return res;}
}

Part2 实现TCPReceiverTCPReceiverTCPReceiver

当收到一个TCPTCPTCP的报文段时，ReceiverReceiverReceiver只关注TCPTCPTCP报文段头部的mermaid sequenceDiagram Number（seqno）、SYN标志位、FIN标志位和Payload数据部分
需要实现的函数有：

• segment_received
  该函数为接收到一个TCPTCPTCP报文段时，TCPReceiverTCPReceiverTCPReceiver的处理接口
  如果当前TCPreceiverTCPreceiverTCPreceiver还未收到一个带有SYN标志的报文，且当前收到的报文中不带SYN标志，则丢弃该报文
  当收到的段中带有SYN标志时，需要保存一下initial sequence number
  只要已经收到带SYN标志的报文，则需要将数据部分调用StreamReassemblerStreamReassemblerStreamReassembler的push_substring方法将数据放入装配器中
  当报文带有FIN标志时，数据部分的最后一个字节即是该字节流的EOF
  调用push_substring方法时，需要将seqno转换为stream index（调用unwrap函数然后将结果减一即可）；如果当前报文带有SYN标记，数据部分首字节的seqno需要加一；根据文档，unwrap函数的checkpoint选择最后一个reassembled的字节的absolute seqno

• ackno
  该函数的功能为返回当前的acknowledge number
  注意加上SYN和FIN占有的两个字节就可以啦

• window_size
  返回当前缓存窗口（暂未放入接收窗口的比特范围）大小（容量减去当前接收窗口中的字节数）