概述

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  • 要求用一种模块化的方式实现TCP，上图是本实验的TCP实现的模块图（标注了数据流）
    • Lab0实现了ByteStream，在接下来的实验中你将用到它
      • “outbound”ByteStream，本地应用程序用它写入字节流数据，TCP将其中的数据发往对等实体
      • “inbound”ByteStream，写入从对等实体传过来的字节流数据，本地应用程序将从中读出数据
    • Lab1将实现StreamReassembler，用于将一段一段的数据（segments）按顺序拼接成一个完整字节流（这个是TCPReceiver的工作）
    • Labs2、3、4将实现TCPReceiver、TCPSender、TCPConnection（将TCPReceiver和TCPSender连接在一起）
    • Lab2将实现TCPReceiver，用于处理“inbound”ByteStream（TCP用序列号表示每个字节在字节流中的位置），TCPReceiver将负责告诉发送方
      • 已经有多少字节被成功接收并组装（ACK）
      • 目前还能再发多少字节的数据（接收窗口大小，用于流量控制）
    • Lab3将实现TCPSender，用于处理“outbound”ByteStream
      • 发送方怀疑报文段丢失的时候应该怎么处理？
      • 什么时候重传报文段？
    • Lab4将实现TCPConnection，综合使用前置实验的成果
      • 1个TCPConnection包含1个TCPSender和1个TCPReceiver
      • 你将用TCPConnection连接到任意的Web服务器

编写代码前的准备

你应该在Lab0的Sponge代码库的基础上实现本实验

  1. 确保在此之前已经commit了Lab0的内容（指git的commit？），之后就不要再修改webget.cc、libsponge/byte_stream.hh和libsponge/byte_stream.cc了
  2. 在项目目录下运行git fetch，确保代码是最新的
  3. 运行git merge origin/lab1-startercode
  4. cd build
  5. make -j4
  6. writeups/lab1.md是本实验的checkList，需要提交，请认真填写

    实现StreamReassembler

    概述

  • TCPSender会将数据分成一段一段的segment，或者说是substring
    • 每一段数据最大为1460字节
    • segment在网络中传输时，可能会乱序、丢失、重复
  • 所以，TCPReceiver必须将这些segments按原先的顺序重新组装成连续的字节流，本实验将实现StreamReassembler，用于实现这个功能
    • StreamReassembler有一个用于输出的ByteStream
    • 我觉得下图是一段废话，就不翻译了
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  • 下图展示了StreamReassembler的接口

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  • 构造函数，包含capacity参数

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  • 尝试加入一段数据data，这里的数据应该已经去掉了TCP首部信息
  • index指的是当前data的第一个字节的序号（即字节流中的序号）
  • eof表示当前data的最后一个字节是否是字节流的最后一个字节

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  • 返回组装后的字节流

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  • 返回已经缓存，但未组装到字节流中的字节个数

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  • 没有已缓存但是没有被组装的数据
  • 完整的接口描述在stream_reassembler.hh头文件中，你的任务就是实现这个类

  • 你可以添加任何的私有成员变量和私有方法，但是不能修改公有方法

    什么是“capacity”

  • 注意，你的push_substring方法需要忽略所有可能使得StreamReassembler超过其容量的数据部分

  • “capacity”：可存储的最大字节数
  • 在实现时，你应该将“capacity”视为如下两种数据的上界（注意是两种数据合起来不超过这个上界）
    • 已经被重新组装但还未被上层应用读取的字节流中的字节数（下图的绿色部分）
    • 已经接收但未被重新组装的字节流中的字节数（下图的红色部分）

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FAQs

  • 流的第一个字节的序号？0
  • 我的实现需要关注效率问题吗？不需要，只要测试在半秒内结束就好了
  • 如果出现不一致的substrings该怎么办？可以假设不存在不一致的substrings，即所有的substrings可以组成1个唯一的完整的字节流
  • 我可以用什么？你可以用C++基础库中的任何东西，我们希望你能用到至少一个数据结构
  • 字节应该在什么时候写入流？As soon as possible
    • 只有当它前面的字节没有被push进来的时候，那个这个字节就不能写入
  • May substrings provided to the push_substring() function overlap？Yes
    • 这句话的意思应该是，调用push_substring传进来的string data这个参数，里面保存的数据可能是重叠的
    • 例如，一开始可能传进来[0,1)区间的数据是“a”，然后可能传进来[0,3)区间的数据“abc”，然后可能传进来[1,5)区间的数据“bcde”
    • 即两个数据串属于整个流的区间是重叠的
  • 我需要给StreamReassembler添加私有成员变量吗？需要，substrings可能乱序到达，所以你需要一个能够缓存substrings的数据结构，直到它们可以被按顺序放入流中

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  1. 你可以在编译代码后运行指令make check_lab1进行测试
  2. 注意git的使用

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  1. 注意代码的可读性，包括自解释的变量命名、注释；
    1. defensive programming，显式的检查函数的前置条件或不变量，必要的时候抛出异常

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  1. 使用现代化的C++语法风格
    1. 你可能会用到move()函数来传递一个不可被copy的对象
  2. 如果产生一个segmentation fault

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  1. reset the build system

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提交注意事项

  • 仅修改libsponge顶级目录下的.hh和.cc文件，可以为对象添加私有成员，但不要修改公有接口
  • 在提交前，请按顺序运行
    • make format
    • make
    • make check_lab1
  • 编辑writeups/lab1.md，文档中需要包含
    • 程序设计结构
    • 实现过程中遇到的挑战
    • 未解决的BUG
  • 提交指南：https://cs144.github.io/submit