超时重传机制

超时重传机制是一种常见的网络协议设计策略，用于确保数据包在不可靠网络中的可靠传输。它特别适用于UDP等不提供内建可靠性保障的协议。以下是超时重传机制的基本概念和实现方法。

1. 基本概念

在数据传输过程中，发送方在发送数据包后启动一个定时器。如果在预设的超时时间内没有收到接收方的确认（ACK），发送方会重新发送该数据包。

2. 工作流程

• 数据发送：发送方发送数据包，并启动定时器。
• 等待确认：发送方在等待ACK的同时监控定时器。
• 超时处理：
  • 如果在超时之前收到ACK，定时器停止，继续发送下一个数据包。
  • 如果超时未收到ACK，发送方重新发送该数据包，并重启定时器。

3. 超时计算

超时值的选择至关重要，通常需要考虑以下因素：

• 网络延迟：根据网络的平均往返时间（RTT）来设置超时。
• 动态调整：通过历史数据动态调整超时值，以适应网络状态变化。

4. 应用示例

#include <iostream>
#include <chrono>
#include <thread>
#include <cstdlib> // 用于rand和srand
#include <ctime>   // 用于time

// 模拟发送数据
bool sendData(const std::string& data) {
    // 这里可以放置实际的发送逻辑
    std::cout << "Sending data: " << data << std::endl;
    return rand() % 2; // 模拟50%的概率成功
}

// 模拟接收确认
bool receiveAck() {
    return rand() % 2; // 模拟50%的概率收到ACK
}

// 计算超时值（示例）
int calculateTimeout() {
    return 1000; // 返回超时值为1000毫秒
}

void sendWithRetransmission(const std::string& data) {
    int timeout = calculateTimeout(); // 计算初始超时值
    int maxRetries = 5; // 最大重传次数

    for (int attempts = 0; attempts < maxRetries; ++attempts) {
        if (sendData(data)) {
            // 成功发送，等待ACK
            std::cout << "Waiting for ACK..." << std::endl;
            std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(timeout)); // 模拟超时
            if (receiveAck()) {
                std::cout << "ACK received!" << std::endl;
                break; // 收到确认，退出循环
            } else {
                std::cout << "Timeout, resending data..." << std::endl;
            }
        } else {
            std::cout << "Failed to send data, retrying..." << std::endl;
        }
    }
    std::cout << "Max retries reached. Giving up." << std::endl;
}

int main() {
    srand(static_cast<unsigned>(time(0))); // 用当前时间种子初始化随机数生成器
    sendWithRetransmission("Hello, World!"); // 调用发送函数
    return 0;
}

代码说明

• sendData函数模拟数据发送，并随机决定是否成功发送。
• receiveAck函数模拟接收ACK的过程。
• calculateTimeout函数简单返回固定的超时值，你可以根据需要实现更复杂的超时计算逻辑。
• 在sendWithRetransmission函数中，发送数据后等待ACK，如果超时未收到ACK则进行重传，最多重试指定次数。