计算机网络分组的问题

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网络层的分组不是会造成乱序丢失重复的现象吗
那咋能准确到达呢？

来自GPT回答：

网络层的分组在传输过程中可能会经历乱序、丢失和重复等问题，这是由于网络中存在的诸多因素所导致的，如传输媒介的限制、网络拥塞、路由器故障等。

为了能够准确到达，网络通常采用以下方法：

分组重传机制：如果一个分组在传输过程中发生丢失或损坏，接收端可以向发送端发送重传请求，让发送端重新发送该分组。

滑动窗口协议：发送端和接收端可以通过滑动窗口协议来实现可靠传输。发送端会维护一个发送窗口，只有在接收到接收端的确认消息后才会滑动窗口并发送下一个分组；接收端也会维护一个接收窗口，只有在接收到发送端的序号正确的分组才会发送确认消息。

序号标识：每个分组都会带有序号标识，接收端可以通过这个标识来确定分组的顺序，从而避免乱序现象的出现。

流量控制：为了避免网络拥塞，发送端和接收端之间需要进行流量控制。发送端会根据接收端发送过来的确认消息来动态地调整发送窗口的大小，从而控制发送速度，避免造成网络拥塞。

总之，网络通常采用上述方法来保证分组能够准确到达。当然，即使采用了这些方法，也无法完全避免乱序、丢失和重复等问题的出现，因此在设计应用层协议时，需要考虑到这些问题的存在，采用合适的解决方案来应对这些问题。

不知道你这个问题是否已经解决, 如果还没有解决的话:
  • 你可以看下这个问题的回答https://ask.csdn.net/questions/7511402
  • 你也可以参考下这篇文章：【计算机网络】关于分组交换和电路交换及其时延的讨论
  • 您还可以看一下 张传波老师的软件设计是怎样炼成的？课程中的 整个程序需要考虑的设计规范小节, 巩固相关知识点
  • 以下回答来自chatgpt:

    回答：

    网络分组乱序、丢失和重复现象如何解决？

    由于网络环境的复杂性，网络分组的乱序、丢失和重复现象是难以避免的。但是，可以通过一些技术手段来减少或解决这些问题。以下是一些解决方案:

    1.使用可靠传输协议

    可靠传输协议可以确保数据的可靠传输，避免了数据的丢失和重复现象。TCP (Transmission Control Protocol)是一种常用的可靠传输协议，它使用序列号和确认号机制来保证数据的可靠传输。当发送方发送数据时，数据包会被分配一个序号，接收方收到数据后会向发送方返回一个确认号来告知发送方数据成功接收。如果发送方没有收到确认信息，就会重新发送数据包。

    以下是一段使用Python语言实现TCP可靠传输协议的示例代码：

    import socket

# Create a TCP socket
sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# Connect the socket to the server
server_address = ('localhost', 10000)
sock.connect(server_address)

# Send the data using TCP
msg = 'Hello, world!'
seq_num = 0
ack_num = 0
sock.sendall(str(seq_num).encode() + str(ack_num).encode() + msg.encode())

# Receive the data using TCP
while True:
    data = sock.recv(1024)
    if not data:
        break
    seq_num = int(data.decode()[0])
    ack_num = seq_num + 1
    sock.sendall(str(seq_num).encode() + str(ack_num).encode())

# Close the socket
sock.close()

    上述示例代码中，首先创建了一个TCP socket，然后使用connect方法连接到服务器。接着，使用sendall方法发送数据，数据格式由序列号和确认号以及数据内容组成。在数据发送后，程序进入一个循环，使用recv方法接收确认信息，然后更新序列号和确认号，并将它们发送回服务器。最后，关闭socket。

    2.使用流量控制和拥塞控制技术

    流量控制和拥塞控制技术可以对数据的发送速率进行限制，保证网络不会过载并引起分组的丢失和重复现象。

    TCP流量控制是通过滑动窗口协议实现的，发送方和接收方都有一个滑动窗口，用来控制数据包的发送和接收。发送方的窗口大小受到接收方的窗口大小和当前网络拥堵程度的影响。如果接收方的窗口变小或网络拥堵程度增加，发送方就会限制发送速率。

    拥塞控制技术可以监测网络拥堵的程度，并通过调整数据包的发送速率来避免网络过载。TCP使用多种拥塞控制算法，如Slow Start、Congestion Avoidance等。这些算法通过动态调整数据包发送速率来保证网络的稳定性和可靠性。

    以下是一段使用Python语言实现TCP流量控制的示例代码：

    import socket

# Create a TCP socket
sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# Connect the socket to the server
server_address = ('localhost', 10000)
sock.connect(server_address)

# Send the data using TCP flow control
msg = 'Hello, world!'
seq_num = 0
ack_num = 0
wnd_size = 1024
msg_len = len(msg)

while msg_len > 0:
    # Send a packet
    send_len = min(wnd_size, msg_len)
    sock.sendall(str(seq_num).encode() + str(ack_num).encode() + msg[seq_num:seq_num+send_len].encode())

    # Receive an ACK
    data = sock.recv(1024)
    if not data:
        break
    seq_num = int(data.decode()[0])
    ack_num = seq_num + 1
    msg_len -= send_len

# Close the socket
sock.close()

    上述示例代码中，首先创建了一个TCP socket，然后使用connect方法连接到服务器。接着，使用TCP流量控制技术发送数据，数据格式由序列号和确认号以及数据内容组成。在发送数据时，会先计算每一个数据包的大小，然后按照滑动窗口的大小来分批发送。当发送完一个数据包后，程序会进入一个循环，等待收到一个确认信息，并更新序列号和确认号。最后，关闭socket。

    3.重新传输丢失的分组

    如果某个分组丢失了，可以使用重新传输的方式来解决该问题。例如，当使用TCP协议时，如果发送方没有收到确认信息，就会重新发送数据包。

    以下是一段使用Python语言实现TCP重新传输丢失的分组的示例代码：

    import socket

# Create a TCP socket
sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# Connect the socket to the server
server_address = ('localhost', 10000)
sock.connect(server_address)

# Send the data using TCP with packet retransmission
msg = 'Hello, world!'
seq_num = 0
ack_num = 0
expiry = 3
timeout = 1
max_retry = 3
retry = 0

while retry < max_retry:
    # Send a packet
    sock.sendall(str(seq_num).encode() + str(ack_num).encode() + msg.encode())

    # Wait for an ACK
    sock.settimeout(timeout)
    try:
        data = sock.recv(1024)
        if not data:
            break
        seq_num = int(data.decode()[0])
        ack_num = seq_num + 1
        retry = 0

    # Timeout occurred, retransmit packet
    except socket.timeout:
        retry += 1

# Close the socket
sock.close()

    上述示例代码中，首先创建了一个TCP socket，然后使用connect方法连接到服务器。接着，使用TCP重新传输丢失的分组的技术发送数据，数据格式由序列号和确认号以及数据内容组成。在发送数据时，会设置一个超时时间，如果在这个时间内没有收到确认信息，就会重新发送数据包，直到达到最大重试次数或者收到确认信息。最后，关闭socket。

    综上所述，网络分组乱序、丢失和重复现象可以通过可靠传输协议、流量控制和拥塞控制技术以及重新传输丢失的分组等手段来解决。


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