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Ein Protokoll implementieren

Ein Paket geht verloren, die Quittung bleibt aus — woher weiß der Sender, dass er noch einmal senden muss?

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Der Ablauf als Zustände

Das einfachste zuverlässige Protokoll heißt Stop-and-Wait: Der Sender schickt ein Paket und wartet auf die Quittung, bevor das nächste folgt.

  • Sender:Zustände Senden und Warten; passende Quittung → nächstes Paket, Timeout → dasselbe Paket noch einmal.
  • Empfänger:Rahmen zerlegen, Nutzdaten speichern, mit ACK und Nummer antworten.
  • Timeout:Wartezeit, nach der der Sender einen Verlust annimmt; länger als Hin- und Rückweg zusammen.
  • Duplikate:geht nur die Quittung verloren, kommt ein Paket doppelt an — der Empfänger erkennt es an der Nummer.

Starte die Übertragung von HALLO WELT in drei Paketen mit ▶ oder gehe mit „Schritt“ von Ereignis zu Ereignis. Links leuchtet die Zeile des Senders, die gerade läuft. Lass dann ein Paket oder eine Quittung verloren gehen.

Stop-and-Wait im Zeitablauf

Sender (Python)
  1. 1def senden(pakete, kanal):
  2. 2 nr = 0
  3. 3 while nr < len(pakete):
  4. 4 rahmen = f"#{nr};{pakete[nr]}$"
  5. 5 kanal.schicke(rahmen)
  6. 6 antwort = kanal.warte_auf_ack(3)
  7. 7 if antwort == f"ACK{nr}":
  8. 8 nr = nr + 1
  9. 9 # sonst: Timeout, gleiches Paket erneut

Halte fest: Der Sender schickt erst weiter, wenn die passende Quittung da ist. Bleibt sie aus, sendet er nach dem Timeout erneut — ein doppelt ankommendes Paket erkennt der Empfänger an der Nummer.

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Den Empfänger programmieren

Der Rahmen hat das Format #nr;daten$ aus 7.3.2. Der Empfänger schneidet Start- und Endzeichen ab, trennt am Semikolon und prüft die Nummer.

def empfangen(rahmen, erwartet, daten):    inhalt = rahmen[1:-1]              # '#' und '$' abschneiden    nr_text, nutz = inhalt.split(";")    nr = int(nr_text)    if nr == erwartet:                 # neues Paket        daten.append(nutz)        erwartet = erwartet + 1    return f"ACK{nr}", erwartet        # auch Duplikate quittieren
  • Zerlegen:rahmen[1:-1] entfernt das erste und das letzte Zeichen; split(";") trennt Nummer und Nutzdaten.
  • Prüfen:nur ein Paket mit der erwarteten Nummer wird gespeichert.
  • Quittieren:immer — sonst wartet der Sender nach einem verlorenen ACK ewig.
  • Testen:Fälle durchspielen: alles glatt, Paket verloren, Quittung verloren.
Merke

Stop-and-Wait: Senden → auf ACKnr warten → bei passender Quittung nr + 1, bei Timeout dasselbe Paket erneut senden

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Allgemeine Hinweise

Doppelte Daten vermeiden

Wer ein Duplikat erneut speichert, erhält HALLO WEO WE. Immer die Nummer mit der erwarteten vergleichen.

Trennzeichen in den Nutzdaten

Enthalten die Daten ein ;, liefert split(";") zu viele Teile. Abhilfe: split(";", 1) oder ein Längenfeld.

Kanal erst simulieren

Eine Klasse Kanal, die zufällig Rahmen verwirft, reicht zum Testen. Echte Netzwerk-Sockets kommen erst danach.

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