컴퓨터 네트워크 과제 rdt2.2 over UDP 구현 과제

 
rdt2.2 over UDP 구현
 
 
전송계층 프로토콜은 UDP를 사용하되 응용 프로그램 상에서 rdt2.2 프로토콜을 구현
 
 client.c는 총 3개의 패킷을 보내며 각각 다음의 상황을 재현
 
1. 정상적인 패킷
2. [Our-of-Order] 순서가 뒤바뀐 패킷 (임의로 순서를 바꿔서 패킷을 보낸다.)
3. [Bit error] 비트에러가 발생한 패킷 (임의로 데이터를 변조하여 비트에러를 발생시켜서 패킷을 보낸다.)
 
rdt2.2를 기반으로 작동하는 서버 프로그램은 이 세가지 상황 모두에 대해 잘 대처할 수 있어야 합니다. Out of-order와 bit error의 경우는 ack을 통해 재전송을 요청하고, client를 이를 통해 패킷을 재전송
 
 
⚫ 이 때 반드시 탐지한 오류가 무엇인지, seq 번호는 무엇인지 출력해야 한다
 

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구현코드 
 
 
 
client.c 

#include <arpa/inet.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <sys/socket.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
#include <math.h>
#define OUT_OF_ORDER 2
#define BIT_ERROR 3
int hash(int value) { // 체크섬 계산용 해시함수.
    int j;
    int byte, crc, mask;

    crc = 0xFFFFFFFF;
    for (int i = 0; i < 4; i++) {
        byte = (value >> (i * 8)) & 0xFF;
        crc = crc ^ byte;
        for (j = 7; j >= 0; j--) {
            mask = -(crc & 1);
            crc = (crc >> 1) ^ (0xEDB88320 & mask);
        }
    }
    return ~crc;
}

#pragma pack(1)
struct my_hdr{ // 데이터 전송용 구조체
  int number;
  int seq;
  int checksum;
} __attribute__((packed));

int main(int argc, char *argv[]) {
	if ( argc < 2 ){
	 printf("Input : %s port number\n", argv[0]);
	 return 1;
	}

	int SERVER_PORT = atoi(argv[1]);
  /* localhost에서 통신할 것이므로 서버 ip주소도 그냥 localhost */
	const char* server_name = "localhost"; // 127.0.0.1
	struct sockaddr_in srv_addr; // Create socket structure
	memset(&srv_addr, 0, sizeof(srv_addr)); // Initialize memory space with zeros
	srv_addr.sin_family = AF_INET; // IPv4
	srv_addr.sin_port = htons(SERVER_PORT);
	inet_pton(AF_INET, server_name, &srv_addr.sin_addr);  // Convert IP addr. to binary


	int sock;
	if ((sock = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0)) < 0) {
		printf("Could not create socket\n");
		exit(1);
	}

	int n = 0;
  struct my_hdr SendBuffer={0,}; // 메시지 송신용 버퍼. my_hdr 구조체 형태로 만듬.
  struct my_hdr RecvBuffer; // 메시지 수신용 버퍼.
  struct sockaddr_in cli_addr;
  int cli_addr_len = sizeof(cli_addr);


int wait_for_ack;
int expected_ack_number =0;
SendBuffer.seq = 0; // Seqeuence number 초기화
for(int i=1;i<4;i++){ // 총 3개의 패킷을 테스트케이스로 보냄
        SendBuffer.number = i; // 데이터는 그냥 편의상 i로..


        SendBuffer.checksum = hash(SendBuffer.number); // 32비트 해시함수로 Checksum 계산

        if(i==OUT_OF_ORDER){ // 두번째 패킷의 경우 임의로 Out-of-order를 발생시킴
          SendBuffer.seq = 1 - SendBuffer.seq; // 순서 번호를 반전시켜서 out-of-order 상황을 만듬.
          printf("[Out-of-Order] ");
        }


        if(i==BIT_ERROR){ // 세번째 패킷의 경우 임의로 Bit error를 발생시킴
          SendBuffer.number ^= 4; // 네번째 비트를 반전시켜서 비트에러를 발생시킴
          printf("[Bit error] ");
        }

        if(i!=OUT_OF_ORDER) expected_ack_number = SendBuffer.seq; // 받기를 기대하는 ack번호와 seq 번호일치
        else expected_ack_number = 1 - expected_ack_number;//그게 아니라면 기대하는 ack 번호를 반전시킴 


        printf("Sent msg with %d, Expect ACK for %d\n" ,SendBuffer.seq,expected_ack_number);
        wait_for_ack = 1; // 전송 끝내고 ACK을 기다리는 state로 넘어감 


        sendto(sock, &SendBuffer, sizeof(SendBuffer), 0, (struct sockaddr *)&srv_addr, sizeof(srv_addr));//rdt_send(data) 패킷 0 전송


        while(wait_for_ack){ // Stop-and-wait 프로토콜이므로 ACK이 올떄까지 반복함.
            n = recvfrom(sock, &RecvBuffer, sizeof(RecvBuffer), 0, (struct sockaddr *)&cli_addr, &cli_addr_len);//ack을 받는다 
            if (n > 0) {

                  if(expected_ack_number == RecvBuffer.seq){ //기대하는 ack번호와 seq 번호 일치하는 경우
                      printf("Received ACK for %d\n", RecvBuffer.seq);
                      SendBuffer.seq = 1 - SendBuffer.seq; // 순서 번호 토글
                      wait_for_ack = 0; // wait state를 끝내고 다음 메시지 전송 준비
                  }


                  else{ // Seq 번호 불일치하는 경우 (bir error 거나 Out-of-order거나)
                    printf("Expected ACK for %d, but Received ACK for %d. Retransmit! \n", expected_ack_number,RecvBuffer.seq);
                    if(i==OUT_OF_ORDER) SendBuffer.seq = 1 - SendBuffer.seq; // 정상적인 seq를 다시 넣어줌.
                    if(i==BIT_ERROR) SendBuffer.number = i; // 정상적인 number를 다시 넣어줌.

                    SendBuffer.checksum = hash(SendBuffer.number); // 해시값을 다시 넣어줌.
                    sendto(sock, &SendBuffer, sizeof(SendBuffer), 0, (struct sockaddr *)&srv_addr, sizeof(srv_addr));//패킷 재전송 
                    expected_ack_number = SendBuffer.seq;//다시 기대되는 ack number를 정상적인 seq넘버로 

                 
                    printf("Sent msg with %d, Expect ACK for %d\n", SendBuffer.seq,expected_ack_number);
                  }
                   
            }
        }
}
	close(sock);
	return 0;
}

 
 
 
 
 
server.c 
 

#include <arpa/inet.h>
#include <netinet/in.h>
#include <stdbool.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
#include <math.h>

int hash(int value) { // 체크섬 계산용 해시함수.
    int j;
    int byte, crc, mask;

    crc = 0xFFFFFFFF;
    for (int i = 0; i < 4; i++) {
        byte = (value >> (i * 8)) & 0xFF;
        crc = crc ^ byte;
        for (j = 7; j >= 0; j--) {
            mask = -(crc & 1);
            crc = (crc >> 1) ^ (0xEDB88320 & mask);
        }
    }
    return ~crc;
}

#pragma pack(1)
struct my_hdr{ // 데이터 전송용 구조체
  int number;
  int seq;
  int checksum;
} __attribute__((packed));

int main(int argc, char *argv[]) {
	if ( argc < 2 ){
	 printf("Input : %s port number\n", argv[0]);
	 return 1;
	}

	int SERVER_PORT = atoi(argv[1]);

	struct sockaddr_in srv_addr;
	memset(&srv_addr, 0, sizeof(srv_addr));
	srv_addr.sin_family = AF_INET;
	srv_addr.sin_port = htons(SERVER_PORT);
	srv_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);

	int sock;
	if ((sock = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM, 0)) < 0) {
		printf("Could not create listen socket\n");
		exit(1);
	}

	if ((bind(sock, (struct sockaddr *)&srv_addr, sizeof(srv_addr))) < 0) {
		printf("Could not bind socket\n");
		exit(1);
	}


	struct sockaddr_in cli_addr;
  int cli_addr_len = sizeof(cli_addr);
  struct my_hdr RecvBuffer; // 메시지 송수신용 버퍼.


int expected_seq_number = 0; // 예상되는 순서 번호 초기화
int n =0;


while (1) {
    n = recvfrom(sock, &RecvBuffer, sizeof(RecvBuffer), 0, (struct sockaddr *)&cli_addr, &cli_addr_len);//패킷 0을 받음 
    if (n > 0) {
			    /*이 부분을 수정*/
          
              
             
                    if (RecvBuffer.checksum == hash(RecvBuffer.number)) {
                        if (expected_seq_number == RecvBuffer.seq) { // 기대하는 seq 번호가 받은 seq번호와 일치하는 경우
                            printf("Received msg w/ SEQ: %d\n", RecvBuffer.seq);
                            printf("ACK  for SEQ% d sent\n", RecvBuffer.seq);;//seq번호가 일치하는 경우 ack번호도 일치하게 보내줘야함
                            sendto(sock, &RecvBuffer, sizeof(RecvBuffer), 0, (struct sockaddr*)&cli_addr, sizeof(cli_addr));//ack을전송 
                            expected_seq_number = 1 - RecvBuffer.seq;//기대되는 seq넘버 (1다음 0 0다음 1)

                        }
                        else { // seq 번호 불일치하는 경우 

                            //체크섬 값이 일치할 때 (bit error가 일어나지 않을 때)
                            printf("[Out-of-Order] Expect %d but received msg w/ SEQ: %d\n", expected_seq_number, RecvBuffer.seq);
                            printf("ACK for SEQ %d sent\n", RecvBuffer.seq);//받은 그대로의 패킷 seq를 ack으로 전송 
                            sendto(sock, &RecvBuffer, sizeof(RecvBuffer), 0, (struct sockaddr*)&cli_addr, sizeof(cli_addr));//클라이언트로 ack 재전송
                        }
                    }
                    else {
                        printf("[Bit error] Received msg w/ SEQ: %d\n", RecvBuffer.seq);
                        printf("ACK for SEQ %d sent\n", 1 - RecvBuffer.seq);
                        RecvBuffer.seq = 1 - RecvBuffer.seq;
                        sendto(sock, &RecvBuffer, sizeof(RecvBuffer), 0, (struct sockaddr*)&cli_addr, sizeof(cli_addr));//ack 재전송 


                    }
            
    }

}

	close(sock);

	return 0;
}

 
 

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☑️실행 결과
 

client 실행

 
 
 
 

 

server 실행