socket编程UDP-实现停等机制（接收确认、超时重传）

在 'receiveAck'方法中，服务器会不断监听****ACK 消息。收到任何数据包后，首先验证其校

验和和 ACK 序列号是否匹配。如果验证成功，会将 'ackReceived'**设置为 'true'，并通过条件变量通知 'waitForAck'**，使其能够退出等待状态。
'sendFile '方法负责逐个发送数据包 ，并在**每次发送后调用'waitForAck'，**等待接收 ACK 确认。每个数据包都包含一个序列号（'seqNum'），用于标识数据的顺序和确认接收的正确性。发送数据包后， 'ackReceived'标志被设置为 'false'，并记录期望的 ACK 序列号。
'waitForAck '方法使用条件变量和超时机制，如果在设定的超时时间内未收到正确的 ACK 确认，便会返回****'false' ，触发重传逻辑；如果收到了正确ack,则会返回true.

2.核心源码

cpp 复制代码

bool Sender::waitForAck(int seqNum) {
    std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx);
    return cv.wait_for(lock, std::chrono::milliseconds(TIMEOUT), [this, seqNum]() { return ackReceived && expectedAck == seqNum; });
}

cpp 复制代码

void Sender::receiveAck() {
    Datagram ackPacket(SERVER_PORT,ROUTER_PORT);
    socklen_t len = sizeof(routerAddr);
    while (true) {
        if (recvfrom(sock, reinterpret_cast<char*>(&ackPacket), sizeof(ackPacket), 0, (struct sockaddr*)&routerAddr, &len) > 0) {
            if (ackPacket.validateChecksum(clientAddr.sin_addr.S_un.S_addr, routerAddr.sin_addr.S_un.S_addr) && ackPacket.ack == expectedAck) {
                std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);
                std::cout<<"收到ACK，ack="<<ackPacket.ack<<std::endl;
                ackReceived = true;
                cv.notify_one();
            }
        }
    }
}

cpp 复制代码

void Sender::sendFile(const std::string& filename) {
    //......
    int seqNum = 0;
    while (!file.eof()) {
        Datagram packet(CLIENT_PORT,ROUTER_PORT);
        packet.seq = seqNum;
        file.read(packet.data, BUFFER_SIZE);
        packet.dataSize = static_cast<int>(file.gcount());
        packet.flag = 0; // 数据包

        ackReceived = false;
        expectedAck = seqNum;

        //1.创建接收线程，避免第三次握手时ACK的丢包
        Datagram AckPacket(SERVER_PORT,ROUTER_PORT);
        if(seqNum<3)
        {
            std::thread ackThread1(&Sender::receivePacket,this, std::ref(AckPacket));
            std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(TIMEOUT)); //休眠等一会儿
            ackThread1.detach();//修改
        }
        
        while (true) {
            if(AckPacket.flag == 2&&seqNum<3&&AckPacket.validateChecksum(clientAddr.sin_addr.S_un.S_addr, routerAddr.sin_addr.S_un.S_addr))//2.如果此时又收到了SYN-ACK
            {
                std::cout << "重新收到SYN-ACK包\n";
                Datagram ackPacket(CLIENT_PORT,ROUTER_PORT);
                ackPacket.flag = 3; // ACK
                sendPacket(ackPacket);
                std::cout << "重新发送ACK包，连接建立成功\n";
                std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(TIMEOUT)); //休眠等一会儿
                AckPacket.flag=1;
            }
            sendPacket(packet);
            std::cout << "发送数据包.SEQ=" << packet.seq <<"，校验码="<< packet.checksum<<std::endl;
            std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(5*TIMEOUT)); //休眠等一会儿
            if (waitForAck(seqNum)) {
                break; // 收到ACK，跳出重传循环
            }
            
            std::cout << "ACK超时,重传数据包,SEQ=" << packet.seq << std::endl;
        }
        seqNum++;
    }
    //......
}

3.可运行完整源码

已上传github:

https://github.com/yeyeyeyeye-zhang/Computer-Network/tree/main/lab3-1/codes

三、运行演示

在src目录下输入：

cpp 复制代码

 g++ -o cs main.cpp Datagram.cpp Sender.cpp Receiver.cpp -lws2_32

1.建立与断开连接

客户端建立连接

服务器端建立连接

客户端断开连接

服务器端断开连接

2.接收确认（无丢包）

客户端正常发送与接收

服务器端正常接收与发送

3.丢包处理&超时重传

出现丢包后，超时，客户端重传数据包