TCP/IP协议栈设计—TCP设计实现（优化）

TCP/IP协议栈设计—TCP设计实现（优化）

针对实现的初步TCP协议栈，对其细节地方进行优化，尽可能排除BUG。加入用户自定义数据测试，加入超时重传功能。

目录：

1，第一帧的ACK回复IP长度错误问题

2，关于发送奇数字节，调试助手未正确接收ACK问题

3，TCP数据接收解析与自定义数据发送设计

4，对TCP超时重传的设计与仿真

5，完成上述优化后，对整体效果的测试

 

1，第一帧的ACK回复IP长度错误问题。

如下图，第一帧ACK回复的IP长度应该为40，但却为80，把data 长度加上了。需要程序找出BUG。

仔细查找原因。因为错误很明确，所以查起来定位很快，原因在于，send_flag提前reply_ack到，所以在组IP首部的时候，长度错误组成是SEND数据的长了。开始相依最简洁的方式实现，即再增加一个标志位，进行区分。但是实际测试后，效果不好。又分析了仿真，就是按自己设计来的。所以一时很费解。这个“小”问题，不知不觉就困扰了我一上午。

中午休息之后，打算还是以状态机的形式给出SEND标志吧。添加如下程序。

进过上述的发送限定后，再测试，得到如下结果。此时，第一次回复的ACK就正确了。到此，总算解决了这个问题。

 

2，关于发送奇数字节，调试助手未正确接收ACK问题

如下，仔细分析了FPGA回复的ACK，是正确的。但助手却还是执行了重传。

这个问题很可能是助手这边的问题。当我发送双字节的数据就正常，奇数字节的数据，就不能接收了。这个问题后面再想想吧，现在不像管这个了。

总之的话，后面加入超时重传等，现在的发送控制部分，都要重新设计的。

问题原因：校验和没计算对。

接收校验和正确的计算如下，要仔细分析奇数字节时的情况。

 

3，TCP数据接收解析与自定义数据发送设计。

实现对接收到的TCP数据解析，根据不同的TCP数据命令，进行不同的用户数据发送。用户数据先由本地生产，后期可换成采集的数据等。

该子模块的顶层接口如下。

对于用户数据的校验和，计算过程有点变化，程序如下。

对其奇数字节的仿真，下图给出正确的计算结果。

 

4，对超时重传的设计与仿真

设计采用TCPIP详解卷介绍，使用标准模式，见下图。模块顶层接口。

超时重传的设计关键在于RTT（往返时间）的测量，程序中采用：发送数据开始计数，收到ACK并确认的时间，为RTTs测量时间。

下图为RTO计算过程的仿真。

 

5，完成上述优化后，对整体效果的测试

（1）对回传模式的测试，如下。建立连接后，发送BB帧头的数据，便开始回传。发送非BB帧头时，FPGA只接收，回复ACK，但不回传数据。

更改发送字节长度，变为奇数字节，测试接收结果如下。接收正常。

（2）下面测试用户数据回传模式。用户数据是可变的，且在程序中，数据段加入了IP_ID，RTT和RTO的实时值，用于观察和计算。

用户回传模式测试如下，图中进行了详细的分析。

继续测试，分析接收数据的结果，如下。下图作了详细分析。

最后，就是断开连接测试了，如下。断开正常。

经过如上测试，验证了该版本程序的功能完整性，TCP程序版本更新为tcpip_stack_v2。

 

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