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File metadata and controls

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LFTP 设计文档

简介

LFTP，支持两台电脑之间通过互联网传输文件

特点

  • 基于UDP实现
  • 100%可靠传输
  • 流量控制
  • 拥塞控制
  • 支持多客户端同时传输

实现设计

架构

  • 服务器 server
  • 客户端 client

数据包

本程序的数据包基于UDP数据包，在UDP数据包传输数据部分封装了自己的数据包

UDP数据报文段首部
源端口号 目的端口号
首部长度 校验和
数据
UDP_PACK数据包放在UDP数据部分进行传输 UDP_PACK数据报文
seq - 序列号 ack - 确认号
rwnd - 接收方的接收窗口空闲大小 FIN - 标志位 timer - 发包时间
infoLength - info的长度 dataLength - data的长度 totalByte - 发送方发送字节数目
info -信息
data - 数据

可靠传输

数据发送使用流水线协议，并且使用GBN协议，同时设定超时重传，当数据包在预设时间内没有收到回复，则重传数据包，保证可靠的数据传输

  • GBN
Sender
Receiver
  • 超时重传
    • 创建一个额外的线程用于计时，记录第一个未被确认的数据包的发送时间
      • 设定时间没有接收到回复，重新发送数据包
      • 设定时间内接收到回复，重新计时

流量控制

对于每个连接，接收方设定一个固定大小的缓存，在返回确认信息的时候设置设置数据包的rwnd，通过此限制发送方的发送数据包的数量和速率，达到流量控制的效果

拥塞控制

对于每个连接，发送方维护一个拥塞窗口，初始拥塞窗口cwnd的大小为1 * MSS，发送窗口小于cwnd和rwnd

congestion

在接收到ack的时候

  • 正确的ack，增大拥塞窗口
    • cwnd小于等于ssthresh的时候，cwnd变为增加一倍
    • cwnd大于ssthresh，cwnd加1
  • 错误的ack，并且三个冗余，减小拥塞窗口
    • ssthresh变成之前的cwnd的一半
    • cwnd调成sshresh + 3 * MSS
  • 超时，减小拥塞窗口
    • ssthresh变成之前的cwnd的一半
    • cwnd调成 1 * MSS

并发传输

服务器需要支持多个客户端同时连接，将客户端的 ip 信息作为该连接的唯一标识，存储数据包的时候按照数据包的信息划分存入到数据池中，当第一次连接的时候开启一个线程专门用来处理这个 ip 相关的数据包，不过这也有不好的地方，就是一个客户端不能够同时进行多个操作，只能等待当前操作完成后才能实现后续操作。每个线程依据创建时候所绑定的信息，处理相关的数据包，实现与客户端数据传输，当然共享数据需要使用锁进行保护，每一次只允许一个线程操作

传送文件过程

  • lsend

    • 正常发送过程 lsend

    • 假如服务器已经存在该文件，不允许覆盖

      lsend_err

  • lget

    • 正常发送过程

      lget

    • 需要的文件不存在

      lget_err