2協(xié)議工程之協(xié)議構(gòu)造技術(shù)

1、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議工程尹洪勝2011年4月2第二章 協(xié)議構(gòu)造技術(shù)2.1 引言 協(xié)議開發(fā)的第一步是構(gòu)造（或構(gòu)思）一個(gè)協(xié)議，提出協(xié)議初稿，這個(gè)過程類似于管理信息系統(tǒng)工程的概要設(shè)計(jì)。協(xié)議構(gòu)造包括以下內(nèi)容： 協(xié)議環(huán)境分析：用戶要求、通道性質(zhì)、工作模式 協(xié)議功能設(shè)計(jì) 協(xié)議組織形式的確定 協(xié)議元素的構(gòu)成 協(xié)議文本的編寫3第二章 協(xié)議構(gòu)造技術(shù)2.2 協(xié)議構(gòu)造過程n層協(xié)議模型如圖所示 4第二章 協(xié)議構(gòu)造技術(shù) n層可有多個(gè)協(xié)議實(shí)體（如A和B是其中的兩個(gè)），它們?cè)鯓臃植?、各起什么作用，屬于協(xié)議工作模式問題。 USER1和USER2為（n+1）層協(xié)議實(shí)體，稱之為n層協(xié)議的用戶（簡(jiǎn)稱n層用戶）。 n層協(xié)議實(shí)體利用（n-1）層協(xié)

2、議提供的服務(wù)，按照n層協(xié)議通信（訊），這種通訊活動(dòng)在兩個(gè)（n-1）SAP之間構(gòu)成一個(gè)通道，稱之為（n-1）層通道。 n層用戶的要求、（n-1）層通道的性質(zhì)以及n層協(xié)議的工作模式構(gòu)成n層協(xié)議的環(huán)境。 本節(jié)中n層協(xié)議和n層協(xié)議實(shí)體（協(xié)議機(jī)），n層用戶和（n+1）層協(xié)議實(shí)體，以及（n-1）層通道和（n-1）層服務(wù)將混用，不作嚴(yán)格區(qū)分5第二章 協(xié)議構(gòu)造技術(shù)2.2.1 協(xié)議環(huán)境（用戶要求、通道特性、工作模式）一、用戶要求n層用戶對(duì)n層協(xié)議提供的服務(wù)提出的要求歸納為以下幾個(gè)方面：1、連接功能 n層用戶可以要求n層協(xié)議提供有連接服務(wù)、無連接服務(wù)和永久連接服務(wù)，并要求n層協(xié)議負(fù)責(zé)連接的建立、撤銷、作廢、復(fù)位、

3、恢復(fù)等管理工作。 連接建立過程中，網(wǎng)絡(luò)資源的分配和管理，連接合法性和安全性檢查，以及目標(biāo)名和地址的轉(zhuǎn)換工作也由n層協(xié)議進(jìn)行。2、多路和廣播 多個(gè)n層用戶可能要求在同一個(gè)（n）SAP建立多條連接，一個(gè)n層用戶亦可要求使用多條連接?？上蚨鄠€(gè)其它用戶發(fā)廣播消息。多路和廣播的管理工作由n層協(xié)議完成。6第二章 協(xié)議構(gòu)造技術(shù)3、N實(shí)體,（N）SAP與N+1實(shí)體傳遞服務(wù)的規(guī)則(補(bǔ)充)7第二章 協(xié)議構(gòu)造技術(shù)3、服務(wù)認(rèn)可 n層用戶可以要求三種形式服務(wù)： 完全認(rèn)可式 部分認(rèn)可式 無認(rèn)可式 完全認(rèn)可式服務(wù)需要4條服務(wù)原語 request indication response confirm8第二章 協(xié)議構(gòu)造技術(shù)

4、部分認(rèn)可式 無認(rèn)可式9第二章 協(xié)議構(gòu)造技術(shù)4、通信方式通信方式： 單工/半雙工/全雙工； 同步/異步 對(duì)于全雙工通訊，n層協(xié)議必須在（n）SAP上提供并發(fā)的收發(fā)服務(wù)。 對(duì)于半雙工通訊，n層協(xié)議要管理“發(fā)信權(quán)”，握有“發(fā)信權(quán)”的用戶，可以發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)文。如果n層用戶進(jìn)行應(yīng)答式（同步）通訊，n層協(xié)議可免除流控制功能。n層用戶的同步通訊或通過n層協(xié)議提供的完全認(rèn)可式服務(wù)進(jìn)行，或用戶自己進(jìn)行控制。對(duì)于異步通訊發(fā)送數(shù)據(jù)的用戶可向收方用戶發(fā)出任意個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)文，此時(shí)n層協(xié)議必須施加流控制，否則報(bào)文將會(huì)丟失。10第二章 協(xié)議構(gòu)造技術(shù)5、數(shù)據(jù)形式用戶數(shù)據(jù)可為多種形式，它們是：l塊數(shù)據(jù) n層用戶向n層協(xié)議遞交整塊數(shù)據(jù)

5、。l流數(shù)據(jù) n層用戶向n層協(xié)議遞交字符流。l批數(shù)據(jù) n層用戶向n層協(xié)議遞交大批數(shù)據(jù)塊（短時(shí)間）。l優(yōu)先數(shù)據(jù) n層用戶向n層協(xié)議遞交的數(shù)據(jù)有不同的優(yōu)先級(jí)。l中斷數(shù)據(jù) n層用戶要求n層協(xié)議旁路正常數(shù)據(jù)的傳遞，快速將特殊 信息發(fā)送對(duì)方，此信息稱為中斷數(shù)據(jù)。l緊急數(shù)據(jù) 同中斷數(shù)據(jù)l流外信息 n層用戶向n層協(xié)議遞交的流數(shù)據(jù)中夾雜著要求n層協(xié)議截獲并做處理的信息，此信息叫流外數(shù)據(jù)。帶外數(shù)據(jù)（Out-Of-Band data），有時(shí)候也稱為快速數(shù)據(jù)（Expedited Data） l編碼信息 n層用戶要求n層協(xié)議先對(duì)信息編碼，然后發(fā)送。 11第二章 協(xié)議構(gòu)造技術(shù)6、數(shù)據(jù)長(zhǎng)度 n層用戶要求傳送的塊數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度以

6、及批數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量可能是任意的，數(shù)據(jù)塊過大，n層協(xié)議要分段發(fā)送，為了應(yīng)付大宗量批數(shù)據(jù)的傳送，n層協(xié)議要加寬（n1）層通道的頻帶，要進(jìn)行流控制和交通擁塞避免控制，要有足夠的緩沖區(qū)。7、數(shù)據(jù)可靠性 數(shù)據(jù)可靠性包括：數(shù)據(jù)報(bào)文CRC校驗(yàn)，報(bào)文順序正確，報(bào)文不丟失不重復(fù)。n層協(xié)議為了保證數(shù)據(jù)可靠，必須進(jìn)行CRC校驗(yàn)和糾錯(cuò)，進(jìn)行報(bào)文順序控制，超時(shí)重發(fā)控制以及流控制。12第二章 協(xié)議構(gòu)造技術(shù)8、數(shù)據(jù)流通量與實(shí)時(shí)性 n層用戶可向n層協(xié)議提出流通量和實(shí)時(shí)性要求，n層協(xié)議要采取相應(yīng)的措施以滿足用戶要求。9、安全、保密性 為了滿足用戶對(duì)安全、保密性的要求，n層協(xié)議可對(duì)用戶數(shù)據(jù)加密和安全控制（如口令、特權(quán)） 13第二章

7、 協(xié)議構(gòu)造技術(shù)10、目標(biāo)識(shí)別n層用戶可以三種形式向n層協(xié)議說明自己的通信目標(biāo)傳地址 說明目標(biāo)的地址傳名字 說明目標(biāo)的名字傳參照值（索引法） 說明目標(biāo)的參照（索引）值11、其它用戶要求包括測(cè)試、監(jiān)視、統(tǒng)計(jì)、記帳等第二章 協(xié)議構(gòu)造技術(shù)二 、通道性質(zhì) n層中任意兩個(gè)協(xié)議實(shí)體通過（n-1）SAP所形成的數(shù)據(jù)邏輯通路叫（n-1）層通道。 n層協(xié)議實(shí)體A和B可用下述方法形成（n-1）層通道。 1) A和B建立并獨(dú)占一條連接，此時(shí)（n-1）層應(yīng)提供有連接服務(wù) AB當(dāng)前正確畫法不正確畫法15第二章 協(xié)議構(gòu)造技術(shù)2）A和B和其它協(xié)議實(shí)體共享一條連接 CBAD當(dāng)前正確畫法不正確畫法第二章 協(xié)議構(gòu)造技術(shù)3) A和B

8、利用（n-1）層提供的無連接服務(wù)進(jìn)行通訊 CBAD當(dāng)前正確畫法不正確畫法17第二章 協(xié)議構(gòu)造技術(shù) n層協(xié)議使用（n-1）層通道的性質(zhì)對(duì)n層協(xié)議的構(gòu)成有重大影響，這些性質(zhì)可歸納為如下幾個(gè)方面：（1）通道形成方式 n層協(xié)議必須有一個(gè)負(fù)責(zé)和(n-1)層服務(wù)接口的模塊，該模塊的功能取決于通道形成方式。該模塊要負(fù)責(zé)連接建立和形成工作，連接共享控制工作，如果是物理信道，要負(fù)責(zé)信道接口工作，如果物理信道共享，要負(fù)責(zé)信道共享控制工作。（2）隊(duì)列性質(zhì) 一般情況下，（n-1）層通道可看作隊(duì)列通道，就是說一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)文從n層源端協(xié)議實(shí)體發(fā)出之后要在n層以下各層多次存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)，每個(gè)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)處就存在一個(gè)隊(duì)列。平均隊(duì)列長(zhǎng)度以

9、及最大允許長(zhǎng)度是隊(duì)列的主要性質(zhì)。隊(duì)列長(zhǎng)，那么數(shù)據(jù)報(bào)文在通道中延時(shí)變大；如果隊(duì)列長(zhǎng)度達(dá)到最大允許長(zhǎng)度，那么后續(xù)的數(shù)據(jù)報(bào)文將會(huì)丟失。通道隊(duì)列性質(zhì)嚴(yán)重地影響n層協(xié)議的功能以及協(xié)議性質(zhì)。如果（n-1）層通道為物理信道，那么此通道有時(shí)是非隊(duì)列性質(zhì)的，此時(shí)報(bào)文在信道中的延時(shí)是固定的，報(bào)文不會(huì)丟失，并且是有序的 18第二章 協(xié)議構(gòu)造技術(shù)（3）RTT RTT（Round Trip Time）定義為報(bào)文從n層源實(shí)體發(fā)出到該報(bào)文的認(rèn)可信息回到該實(shí)體之間的時(shí)間，它包括目標(biāo)實(shí)體收到報(bào)文并對(duì)報(bào)文進(jìn)行處理后發(fā)出認(rèn)可信息的時(shí)間，RTT是n層協(xié)議的重要參數(shù)之一。（4）數(shù)據(jù)的可靠性 數(shù)據(jù)在通道中傳送的可靠性包括報(bào)文出錯(cuò)率報(bào)文丟

10、失率報(bào)文重復(fù)率報(bào)文順序錯(cuò)誤率。通道的形成方式與數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃杂幸欢P(guān)系，如果通道是利用（n-1）層有連接服務(wù)形成的或是物理信道，那么報(bào)文傳遞的順序不改變。如果通道是利用（n-1）層無連接服務(wù)形成的，報(bào)文傳遞順序無保障（5）通道可靠性 n層通道可靠性指通道故障（如斷聯(lián)、復(fù)位等）。（6）報(bào)文最大長(zhǎng)度通道所接收的最大報(bào)文長(zhǎng)度，該參數(shù)影響n層協(xié)議的報(bào)文分割、拼接等功能的執(zhí)行。（7）工作方式單工/半雙工/全雙工以及同步/異步兩個(gè)方向。（8）其它性質(zhì)（n-1）層通道的其他性質(zhì)包括流通量，帶寬等19第二章 協(xié)議構(gòu)造技術(shù)三 、工作模式1、點(diǎn)點(diǎn)模式和多點(diǎn)模式 n層內(nèi)任意兩個(gè)協(xié)議實(shí)體（如A和B）利用一條（n-1

11、）層通道通信，協(xié)同完成指定協(xié)議功能，此模式為點(diǎn)點(diǎn)模式。20第二章 協(xié)議構(gòu)造技術(shù) 而兩個(gè)以上協(xié)議實(shí)體利用多條通道相互通訊，協(xié)同執(zhí)行一定任務(wù)，此模式稱為多點(diǎn)模式。21第二章 協(xié)議構(gòu)造技術(shù)(2)主從模式和平衡模式（無主） 在點(diǎn)點(diǎn)模式或多點(diǎn)模式中，如果一個(gè)協(xié)議實(shí)體為主控實(shí)體，其他實(shí)體受之控制，此模式為主從模式。各協(xié)議實(shí)體的作用和功能是近似的，控制上是自制的，此模式為平衡模式。 (3)中轉(zhuǎn)和路由 有時(shí)候；n層內(nèi)的兩個(gè)協(xié)議實(shí)體不能找到或形成直接通道（或者同為它們的協(xié)議不同，或是因?yàn)椋╪-1）層服務(wù)不同），此時(shí)它們的通訊必須通過中轉(zhuǎn)實(shí)體進(jìn)行。多個(gè)中轉(zhuǎn)實(shí)體在n層內(nèi)形成一個(gè)邏輯網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)中轉(zhuǎn)體必須有路由功能，它

12、們不直接向n層用戶提供服務(wù)。22第二章 協(xié)議構(gòu)造技術(shù)23第二章 協(xié)議構(gòu)造技術(shù)24第二章 協(xié)議構(gòu)造技術(shù)2.2.2 協(xié)議功能和協(xié)議機(jī)制（1）n層協(xié)議功能指n層協(xié)議應(yīng)該做哪些事情。（2）n層協(xié)議機(jī)制指用什么方法，設(shè)施和算法去做這些事情。 n層協(xié)議功能應(yīng)與n層用戶要求，（n-1）層通道性質(zhì)和n層協(xié)議工作模式一致，n 層協(xié)議的機(jī)制應(yīng)保證協(xié)議功能的真正有效地實(shí)行。 協(xié)議的工作模式一般在網(wǎng)絡(luò)總體設(shè)計(jì)時(shí)確立，例如ISO傳輸層為點(diǎn)點(diǎn)平衡模式，網(wǎng)絡(luò)層為多點(diǎn)模式，有路由功能。 當(dāng)n層協(xié)議環(huán)境明確以后，n層協(xié)議的功能就可以確定了。一般情況下，n層協(xié)議功能為下述協(xié)議功能的一個(gè)子集。這些協(xié)議功能按A，B，C分類，同類協(xié)議

13、功能的關(guān)系較密切，實(shí)現(xiàn)時(shí)往往處于同一模塊中。 下面為基本的協(xié)議功能：25第二章 協(xié)議構(gòu)造技術(shù)A1、聯(lián)接管理：該功能負(fù)責(zé)n層用戶的連接建立，維護(hù)，撤消等管理工作。連接管理伴隨著連接合法性檢查，連接安全性控制，資源分配，連接目標(biāo)名字和地址翻譯等工作。A2、多路管理：多路（即多路連接）管理是A1的擴(kuò)充。A3、無連接和廣播管理：A4、通信方式管理：對(duì)于半雙工通訊n層協(xié)議需要進(jìn)行發(fā)信權(quán)管理，對(duì)于全雙工通訊，n層協(xié)議要使它的用戶能在任意時(shí)刻遞交SDU（服務(wù)數(shù)層系統(tǒng)）和異步接收SDU。 26第二章 協(xié)議構(gòu)造技術(shù)B1、SDU和PDU的發(fā)送和接收： n層協(xié)議接收n層用戶遞交的SDU，將之轉(zhuǎn)換成PDU，從（n-1

14、）層通道發(fā)送出去；反之，它接收（n-1）層通道的PDU抽出SDU將之轉(zhuǎn)交給n層用戶。B2、PDU的裝配/拆卸： n層協(xié)議必須裝配PDU，按照給定格式附上協(xié)議控制信息PCI。對(duì)于接收后的PDU要對(duì)之拆卸，拆卸PCI。B3 、SDU的編碼/解碼： n層協(xié)議可能需要對(duì)SDU進(jìn)行編碼，加密，壓縮(發(fā)送方)解密，復(fù)原（接收方）B4 、CRC校驗(yàn)： SDU到PDU可能要進(jìn)行CRC校驗(yàn)和糾錯(cuò) 27第二章 協(xié)議構(gòu)造技術(shù)B5、SDU的分段和合段： 如果SDU長(zhǎng)度大于（n-1）層通信最大允許報(bào)文長(zhǎng)度，SDU必須分段（Segmenting）發(fā)送，接收后要合段（Reassembling）。B6 、SDU拼接與分離：

15、如果SDU長(zhǎng)度很小，為了提高（n-1）層通道的利用率，多個(gè)SDU可以拼接（concatenation）成一個(gè)PDU后發(fā)送，接收方將PDU分離（Separation）出多個(gè)SDU來。B7、 PDU分割和組合： 為了加大通信流量（或帶寬），n層協(xié)議可建立多個(gè)（n-1）層通道。此時(shí)，一個(gè)PDU可以分割（splitting）成多個(gè)（n-1）SDU，并行地從多個(gè)通道分送。接收方將啟動(dòng)組合（Recombining）成一個(gè)PDU。 28第二章 協(xié)議構(gòu)造技術(shù)C1、順序控制： 報(bào)文的編號(hào)有助于檢測(cè)報(bào)文的丟失和重復(fù)。順序控制包括PDU順序號(hào)的核對(duì)、管理以及重復(fù)PDU的剔出等工作。C2、超時(shí)重發(fā)控制： 對(duì)于丟失的P

16、DU，n層協(xié)議要實(shí)行超時(shí)重發(fā)的機(jī)制。C3、端-端流控制： 在一段時(shí)間內(nèi)，收方能夠容納和處理PDU個(gè)數(shù)總是有限的，為了限制過多的PDU進(jìn)入收方，n層協(xié)議必須實(shí)行端-端流控制。最常用的端-端流控制機(jī)制是窗口機(jī)制。29第二章 協(xié)議構(gòu)造技術(shù)C4、擁塞避免控制： 如（n-1）層通道為隊(duì)列通道，該通道可能擁塞，擁塞現(xiàn)象的發(fā)生將大大降低通道有效流量，并使正常的端-端流控失靈。擁塞避免控制力圖降低或消除擁塞現(xiàn)象。并獲得最大有效流通量。C5、發(fā)送速率控制： 當(dāng)n層用戶遞交大宗數(shù)據(jù)時(shí)，n層協(xié)議（發(fā)方）將快速連續(xù)的向（n-1）層通道發(fā)送一串PDU，這可能產(chǎn)生一些不良后果，一方面，通道可能擁塞；另一方面，如果（n-1

17、）層為物理信道，物理信道收端硬件可能跟不上。為此，n層協(xié)議要實(shí)行發(fā)送速率控制，控制PDU之間發(fā)送的時(shí)間間隔。30第二章 協(xié)議構(gòu)造技術(shù)E1、通道接口管理： 該功能負(fù)責(zé)通道的形成，通道的狀態(tài)監(jiān)測(cè)等工作。E2、通道錯(cuò)誤處理： 通道發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)，該功能負(fù)責(zé)處理和恢復(fù)工作。E3、通道共享控制： 如果（n-1）層通道為共享物理信道，n層協(xié)議必須實(shí)行介質(zhì)訪問控制，如多個(gè)n層協(xié)議容許共享一條（n-1）層連接，不同PDU的區(qū)分工作 n層協(xié)議負(fù)責(zé)。F1、其它協(xié)議功能： n層協(xié)議的功能還包括如目標(biāo)的名字地址管理，快速報(bào)文和中斷報(bào)文的發(fā)送和接收，測(cè)試統(tǒng)計(jì)等。31第二章 協(xié)議構(gòu)造技術(shù)2.2.3協(xié)議元素協(xié)議有六種元素：服務(wù)

18、原語和服務(wù)原語的時(shí)序協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU）和PDU交換時(shí)序協(xié)議狀態(tài)協(xié)議事件協(xié)議變量協(xié)議行動(dòng)和謂詞 一般來說，每種協(xié)議功能都包含六種元素，有些協(xié)議由于不直接向用戶提供服務(wù)（如流控制），不包含服務(wù)原語。有些協(xié)議由于協(xié)議機(jī)制簡(jiǎn)單，可能不包括協(xié)議變量，沒有專門的PDU定義。但多個(gè)協(xié)議的功能組成一個(gè)完整的協(xié)議之后，這六種元素缺一不可。 32第二章 協(xié)議構(gòu)造技術(shù)1、服務(wù)原語和服務(wù)原語時(shí)序： N層協(xié)議的服務(wù)原語和原語參數(shù)詳細(xì)準(zhǔn)確的描述n層協(xié)議和它的用戶之間的接口（即SAP），服務(wù)原語分完全認(rèn)可式，部分認(rèn)可和無認(rèn)可式三種形式。各種服務(wù)原語的各條服務(wù)原語的時(shí)序關(guān)系如圖2.2所示。N層協(xié)議和他的用戶接口狀態(tài)（即S

19、AP狀態(tài)）和服務(wù)原語之間的關(guān)系有了明確定義。這個(gè)關(guān)系可有服務(wù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移表示。例如圖2.6為ISOT層協(xié)議的服務(wù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。 第二章 協(xié)議構(gòu)造技術(shù)服務(wù)原語的四種類型原語類型英文對(duì)照含義請(qǐng)求request一個(gè)實(shí)體希望得到完成某些操作的服務(wù)指示indication通知一個(gè)實(shí)體，有某個(gè)事件發(fā)生響應(yīng)response一個(gè)實(shí)體對(duì)某個(gè)事件作出響應(yīng)證實(shí)confirm返回對(duì)先前請(qǐng)求的響應(yīng)34第二章 協(xié)議構(gòu)造技術(shù)（1）請(qǐng)求類原語是由N+1層發(fā)給N層請(qǐng)求某一服務(wù)的原語。（2）指示類原語是由N層返回給N+1層的原語，以告知激活了一種被請(qǐng)求的服務(wù)或N層服務(wù)提供者啟動(dòng)了一次動(dòng)作告知N+1實(shí)體。（3）響應(yīng)類原語是N+1層回應(yīng)指

20、示原語而提供的一種原語，以便完成確認(rèn)或完成由指示原語所調(diào)用的規(guī)程。（4）證實(shí)類原語是N層返回給發(fā)出請(qǐng)求的N+1層的一種原語，以便確認(rèn)或完成先前由請(qǐng)求原語所調(diào)用的規(guī)程原語可以包含參數(shù)，并且大多數(shù)原語都帶參數(shù)，以便傳送為執(zhí)行其功能所需要的控制信息。每個(gè)參數(shù)都具有規(guī)定范圍內(nèi)的值，與某一原語相關(guān)的參數(shù)值在該原語方向上通過。例如聯(lián)接請(qǐng)求原語的參數(shù)要指明與哪臺(tái)機(jī)器連接、需要的服務(wù)類別和擬在該連接上使用的報(bào)文的最大長(zhǎng)度。連接指示原語的參數(shù)可包括呼叫者的標(biāo)識(shí)、需要的服務(wù)類別和建議的最大報(bào)文長(zhǎng)度。如果被呼叫實(shí)體不同意呼叫實(shí)體所建議的最大報(bào)文長(zhǎng)度，它可以在響應(yīng)原語中作出一個(gè)更改的建議，呼方可以從證實(shí)原語中獲知新的

21、修改。35第二章 協(xié)議構(gòu)造技術(shù)服務(wù)原語交互的時(shí)序（舉例）參見 完全認(rèn)可式，部分認(rèn)可和無認(rèn)可式36第二章 協(xié)議構(gòu)造技術(shù)2、PDU和PDU交換時(shí)序： PDU從語法和語義上詳細(xì)準(zhǔn)確的定義n層協(xié)議實(shí)體之間交換的信息。除此之外，協(xié)議還必須描述PDU交換的時(shí)序。例如： 當(dāng)一個(gè)協(xié)議實(shí)體收到CR PDU（Connection Request）之后，它在應(yīng)該發(fā)出CA PDU（Connection Acknowledgement）或DR PDU（Disconnection Request）這三個(gè)PDU的交換時(shí)序CR-CA或CR-DR。 思考服務(wù)原語語PDU之間的聯(lián)系？37第二章 協(xié)議構(gòu)造技術(shù)3、協(xié)議狀態(tài)：協(xié)議狀態(tài)

22、分為局部狀態(tài)和全局狀態(tài)。局部狀態(tài)為單個(gè)協(xié)議實(shí)體在某個(gè)時(shí)刻的執(zhí)行狀況。全局狀態(tài)為執(zhí)行某種協(xié)議功能的所有協(xié)議實(shí)體（包括（n-1）層通道）狀態(tài)之總和。（n-1）層通道狀態(tài)就是（n-1）層協(xié)議的服務(wù)狀態(tài)。4、協(xié)議事件：協(xié)議事件分輸入事件和輸出事件兩大類。N層協(xié)議的輸入事件由三部分組成，收到一個(gè)PDU；收到N層用戶的一條服務(wù)原語；產(chǎn)生一個(gè)內(nèi)部事件（如時(shí)鐘超時(shí)）;N層協(xié)議的輸出事件由兩部分組成：發(fā)出一個(gè)PDU；向N層用戶發(fā)出一條服務(wù)原語。N層協(xié)議必須羅列和定義每個(gè)協(xié)議事件。38第二章 協(xié)議構(gòu)造技術(shù)5、協(xié)議變量： 存儲(chǔ)協(xié)議運(yùn)行的歷史數(shù)據(jù)，運(yùn)行參數(shù)的變量，以及協(xié)議機(jī)制本身所設(shè)置的變量，統(tǒng)稱為協(xié)議變量。6、協(xié)議

23、行動(dòng)和謂詞：每種協(xié)議功能都由一組協(xié)議過程的執(zhí)行來實(shí)現(xiàn)。協(xié)議過程是由協(xié)議事件驅(qū)動(dòng)的。被驅(qū)動(dòng)的過程執(zhí)行一系列操作（行動(dòng)），這些操作包括：產(chǎn)生輸出事件清除和設(shè)置定時(shí)時(shí)鐘修改協(xié)議變量改變協(xié)議狀態(tài) 協(xié)議行動(dòng)由事件驅(qū)動(dòng)，并受一定條件制約，描述協(xié)議行動(dòng)條件的語句是謂詞。這些約束條件包括：參數(shù)，協(xié)議變量，協(xié)議運(yùn)行環(huán)境等。事件驅(qū)動(dòng)過程和事件行動(dòng)其含義是等效的，協(xié)議過程的描述必須須說明過程的行動(dòng)并給出行動(dòng)謂詞39第二章 協(xié)議構(gòu)造技術(shù)2.2.4 協(xié)議組織 協(xié)議構(gòu)造過程中，每種協(xié)議功能和協(xié)議機(jī)制可以單獨(dú)設(shè)計(jì)，它的協(xié)議元素也可以單獨(dú)構(gòu)造。當(dāng)各個(gè)協(xié)議功能的元素構(gòu)造之后，下面的問題是怎樣將它們組織成一個(gè)完整的協(xié)議（整體），

24、這個(gè)問題屬于協(xié)議的組織 協(xié)議的組織對(duì)協(xié)議功能和協(xié)議機(jī)制有影響，因此將多個(gè)協(xié)議功能（元素）組合在一起時(shí)，可能要回過頭來修改原有的協(xié)議元素。40第二章 協(xié)議構(gòu)造技術(shù)1、協(xié)議層次化： 就像OSI模型將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分成七層一樣，N層協(xié)議的眾多功能可進(jìn)一步分成多個(gè)子層。子層的劃分可使復(fù)雜協(xié)議的結(jié)構(gòu)變得清晰，有利于協(xié)議的設(shè)計(jì)、驗(yàn)證、實(shí)現(xiàn)和測(cè)試。但是，子層的劃分可能降低協(xié)議性能。2、 協(xié)議階段化： 可將N層協(xié)議分成多個(gè)運(yùn)行階段（phase），每個(gè)階段只有一部分協(xié)議功能是有用的。協(xié)議的階段化使復(fù)雜協(xié)議變得簡(jiǎn)單，有利于協(xié)議設(shè)計(jì)、驗(yàn)證、實(shí)現(xiàn)和測(cè)試。 41第二章 協(xié)議構(gòu)造技術(shù)3、協(xié)議分類 協(xié)議的復(fù)雜性是由于不同用戶

25、的不同要求和不同通道的不同要求造成的。如果將協(xié)議分成不同類別（成不同級(jí)別），每類協(xié)議只適用于一定用戶和一定通道。那么復(fù)雜協(xié)議就會(huì)變得簡(jiǎn)單。4、協(xié)議運(yùn)行的方式:協(xié)議運(yùn)行方式有三種，它們是：協(xié)議交替（protocol alternative）,n層內(nèi)多個(gè)協(xié)議，或一個(gè)協(xié)議的多個(gè)類別，或一個(gè)協(xié)議的多個(gè)協(xié)議功能交替活躍運(yùn)行的方式協(xié)議并發(fā)（protocol concurrency），n層內(nèi)多個(gè)協(xié)議，或一個(gè)協(xié)議的多個(gè)類別，或一個(gè)協(xié)議的多個(gè)協(xié)議功能同時(shí)活躍，并發(fā)運(yùn)行的方式。協(xié)議并行（protocol parallizm）,n層內(nèi)多個(gè)協(xié)議，或一個(gè)協(xié)議的多個(gè)類別，或一個(gè)協(xié)議的多個(gè)功能同時(shí)活躍，同時(shí)運(yùn)行的方式協(xié)議并

26、行42第二章 協(xié)議構(gòu)造技術(shù) 如果多個(gè)協(xié)議或一個(gè)協(xié)議的多個(gè)類別交替活躍，交替執(zhí)行，那么n層協(xié)議可在不同時(shí)間內(nèi)適用不同用戶和不同通道的協(xié)議環(huán)境。如果它們同時(shí)活躍，并發(fā)運(yùn)行，那么n層協(xié)議可在同一時(shí)間內(nèi)適用多種協(xié)議環(huán)境。如果還能并行運(yùn)行則效果更好。如：（注意并發(fā)不等并行，并行優(yōu)于并發(fā)）。 協(xié)議的運(yùn)行方式，對(duì)協(xié)議功能和協(xié)議機(jī)制的實(shí)現(xiàn)有直接影響。43第二章 協(xié)議構(gòu)造技術(shù)2.2.5 協(xié)議文本 協(xié)議構(gòu)造的最后工作是用自然語言描述協(xié)議，以便人們閱讀理解。協(xié)議文本必須詳細(xì)地表述用戶要求（或服務(wù)性質(zhì)）通道性質(zhì)（或?qū)Φ讓訁f(xié)議服務(wù)要求）工作模式，協(xié)議功能，協(xié)議組織和協(xié)議的各種元素。協(xié)議文本的最重要，最主要部分是協(xié)議元素

27、的描述。協(xié)議的各元素之間的關(guān)系可表達(dá)為：在什么協(xié)議狀態(tài)下，在什么輸入條件下調(diào)用什么協(xié)議過程。協(xié)議過程在什么條件下（謂詞）采取什么協(xié)議行動(dòng)，輸出什么事件或修改協(xié)議狀態(tài)和變量。協(xié)議文本應(yīng)清晰地表達(dá)這些關(guān)系。文件狀態(tài)表示一種方法。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是表達(dá)清晰、簡(jiǎn)明、系統(tǒng)。44第二章 協(xié)議構(gòu)造技術(shù)2.3 協(xié)議構(gòu)造方法 協(xié)議的構(gòu)造需要一定的經(jīng)驗(yàn)和技巧，而且它是協(xié)議開發(fā)的第一步，目前人們只著重整個(gè)協(xié)議開發(fā)方法的研究（如協(xié)議綜合技術(shù)）而不注重協(xié)議構(gòu)造方法的研究。然而，掌握一個(gè)好的方法，可使協(xié)議構(gòu)造的思路清晰，有條理，問題考慮周全，能以最快的省力的途徑獲得協(xié)議文本初稿。下面介紹三種方法：45第二章 協(xié)議構(gòu)造技術(shù)1

28、、自上而下的構(gòu)造方法 該方法類似軟件的自上而下的開發(fā)方法，它的起點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)總體設(shè)計(jì)時(shí)所提出的要求，網(wǎng)絡(luò)總體設(shè)計(jì)將一個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)劃分成若干層，并對(duì)每層提出具體要求（服務(wù)特性，工作模式，總的功能等） 網(wǎng)絡(luò)總體設(shè)計(jì)對(duì)n層協(xié)議的要求對(duì)n層協(xié)議環(huán)境（用戶要求、通道性質(zhì)、工作模式）進(jìn)行分析定義n層協(xié)議的服務(wù)原語和參數(shù)，確定服務(wù)原語時(shí)序根據(jù)環(huán)境分析，確定n層協(xié)議應(yīng)有哪些協(xié)議功能將關(guān)系較密切的功能歸成一類，形成協(xié)議模塊確立各協(xié)議功能的協(xié)議機(jī)制，并分析或模擬其功能按協(xié)議模塊，構(gòu)造協(xié)議元素，確立各元素之間的關(guān)系確立協(xié)議的組織形式，并修改協(xié)議功能和協(xié)議元素將各協(xié)議模塊的協(xié)議元素綜合成統(tǒng)一的協(xié)議元素對(duì)協(xié)議進(jìn)行系統(tǒng)完整的描

29、述，形成協(xié)議文本初稿46第二章 協(xié)議構(gòu)造技術(shù)2、由下至上的構(gòu)造方法該方法的構(gòu)造過程和上述方法相反，它的起點(diǎn)是含混的。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的飛躍發(fā)展往往要求研制性能更好的協(xié)議（服務(wù)能力好，服務(wù)能力越強(qiáng)，協(xié)議的性質(zhì)能取決于協(xié)議的機(jī)制，因此該方法的第一步是研究新的協(xié)議機(jī)制） 構(gòu)造更好的協(xié)議研制新的協(xié)議機(jī)制，模擬和分析性能將多個(gè)實(shí)現(xiàn)新協(xié)議機(jī)制的協(xié)議功能組合成協(xié)議模塊按協(xié)議模塊構(gòu)造協(xié)議元素，確定元素之間的關(guān)系確立協(xié)議組織形式將各個(gè)協(xié)議模塊的服務(wù)特性和協(xié)議元素組合起來描述協(xié)議對(duì)底層協(xié)議服務(wù)的要求（通道要求）對(duì)協(xié)議做完整描述，形成協(xié)議文本（通道要求）分析并描述協(xié)議的服務(wù)特性和服務(wù)能力47第二章 協(xié)議構(gòu)造技術(shù)3、由低（

30、易）到高（難）的構(gòu)造方法 將用戶要求和通道特性按難易程度排序，首先取最低的用戶要求和最容易通道構(gòu)造一個(gè)功能最簡(jiǎn)單協(xié)議，然后增加要求和通道難度，逐步構(gòu)造一個(gè)完整復(fù)雜協(xié)議（快速原型法）。4、利用成熟協(xié)議構(gòu)造法 目前已有許多網(wǎng)絡(luò)協(xié)議在運(yùn)行，有的已相當(dāng)成熟。利用一個(gè)成熟的協(xié)議或一個(gè)協(xié)議國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)造一個(gè)新的符合指定環(huán)境的協(xié)議的方法是一條很好的捷徑。 48第二章 協(xié)議構(gòu)造技術(shù)2.4 ISO T層協(xié)議的構(gòu)造 在ISO/OSI模型中，T層用戶是會(huì)話層的協(xié)議實(shí)體，T層所利用的通道是N層(網(wǎng)絡(luò)層)協(xié)議所提供的服務(wù)，目前ISO公布了兩類T層協(xié)議：無連接T層協(xié)議UDP，有鏈接T層協(xié)議TCP。我們?nèi)『笳咦鳛榕e例分析它

31、的協(xié)議構(gòu)造（協(xié)議環(huán)境，協(xié)議功能，協(xié)議元素和協(xié)議組織）。49第二章 協(xié)議構(gòu)造技術(shù)2.4.1 T層用戶對(duì)T層協(xié)議的要求（協(xié)議環(huán)境）T層用戶對(duì)T層協(xié)議的要求，可歸納為以下幾方面向T層用戶提供單路或多路有連接服務(wù)每條連接支持全雙工，無認(rèn)可式的數(shù)據(jù)傳輸每條連接支持透明的數(shù)據(jù)傳輸 即SDU長(zhǎng)度任意，SDU順序不錯(cuò)，SDU不丟失，SDU不重復(fù)T層用戶進(jìn)行異步數(shù)據(jù)傳輸，也可以進(jìn)行同步數(shù)據(jù)傳輸T層用戶可提出服務(wù)質(zhì)量QOS要求，QOS包括一下內(nèi)容：Qos1：傳送緊急報(bào)文（中斷報(bào)文）的要求Qos2：流通量和延時(shí)要求Qos3：數(shù)據(jù)CRC錯(cuò)誤概率的要求Qos4：T層連接出錯(cuò)（斷聯(lián)）概率要求 50第二章 協(xié)議構(gòu)造技術(shù)2.

32、4.2 N層通道特性（協(xié)議環(huán)境）ISO N層可提供三類服務(wù)（即三類通訊），分別記為A服務(wù)，B服務(wù)和C服務(wù)。A類服務(wù)：（1）提供有連接服務(wù)，報(bào)文的傳輸是有序的報(bào)文不丟失，不重復(fù)（2）CRC錯(cuò)誤率小于T層用戶對(duì)T層協(xié)議提出的CRC錯(cuò)誤概率要求。（3）最大允許報(bào)文長(zhǎng)度之有限的，可能小于TSDU長(zhǎng)度（4）連接出錯(cuò)概率小于T層用戶對(duì)T層連接出錯(cuò)概率要求，并且連接出錯(cuò)時(shí)給出N-Disconnect和N-Reset指令。51第二章 協(xié)議構(gòu)造技術(shù)B類服務(wù)（1）（2）（3）同A，（4）連接出錯(cuò)概率大于T層用戶對(duì)T層連接出錯(cuò)概率要求，并且連接出錯(cuò)時(shí)給出N-Disconnect和N-Reset指令。C類服務(wù)（1）能

33、提供無連接服務(wù)，報(bào)文的傳輸順序可能出錯(cuò)，報(bào)文可能丟失和重復(fù)。（2）CRC錯(cuò)誤率可能大于T層用戶對(duì)T層協(xié)議提出CRC錯(cuò)誤率的要求。 （3）和（4）同B類 52第二章 協(xié)議構(gòu)造技術(shù)2.4.3 T層協(xié)議功能和協(xié)議機(jī)制 如果按T層用戶最高要求和n層通道的最壞特性來構(gòu)造T層協(xié)議。即其它應(yīng)該包括2.2.1中所羅列的哪些功能呢？ A1必須有A2必須有A3不需要A4全雙工服務(wù)必須有B1必須有B2必須有B3不需要B4必須有B5必須有B6 高性能協(xié)議應(yīng)該有B7高性能協(xié)議應(yīng)該有C1必須有C2必須有C3必須有C4高性能協(xié)議應(yīng)該有，ISO T層協(xié)議未包括C5高性能協(xié)議應(yīng)該有，ISO T層協(xié)議未包括E1必須有E2必須有E

34、3不需要E4不需要 F1緊急報(bào)文傳遞 53第二章 協(xié)議構(gòu)造技術(shù)2.4.4 T層協(xié)議的組織 ISO對(duì)其T層協(xié)議的組織作如下處理 （1）T層不再分子層 （2）協(xié)議正常運(yùn)行分三個(gè)階段連接建立階段數(shù)據(jù)傳輸階段連接撤銷階段 各協(xié)議功能按階段活躍，例如連接建立階段B1,C5不活躍（3）協(xié)議分為5類，記為TP0,TP1,TP2,TP3,TP4、各類協(xié)議適用不同的用戶和通道。 54第二章 協(xié)議構(gòu)造技術(shù)（4）多類協(xié)議并發(fā)運(yùn)行，即多個(gè)T層用戶通過TSAP使用不同類T層協(xié)議的服務(wù)。數(shù)據(jù)傳輸階段，有關(guān)協(xié)議功能并發(fā)運(yùn)行，但不考慮它們的并行運(yùn)行的問題。下面將ISO，T層協(xié)議各類特點(diǎn)（T層用戶特點(diǎn)，n層通道類別，協(xié)議功能）

35、敘述如下：TP0:用戶無Qos1和Qos2要求。用戶自己同步收發(fā)工作，用戶無多路連接要求，通道為A類服務(wù)（意味著用戶的Qos3和Qos4得到滿足）；TP0包括A1,A2,B1,B5和E1功能TP1:用戶無Qos2要求，用戶自己同步收發(fā)工作，用戶無多路連接服務(wù)要求。有緊急報(bào)文傳輸要求（Qos1）。通道為B類（意味著用戶的Qos3得到滿足Qos4不滿足），TP1包括A1、A4,B1,B2,B5,B6,E1,E2和F1功能 。55第二章 協(xié)議構(gòu)造技術(shù)TP2: 用戶無Qos2要求，有Qos1要求（緊急報(bào)文傳送），用戶要求異步數(shù)據(jù)傳輸，要求多路連接服務(wù)。通道為A類服務(wù)。TP2包括 A1,A2,A4,B1

36、,B2,B5,B6,C3,E1和F1功能TP3: 用戶有Qos2要求，無Qos1要求，用戶要求異步數(shù)據(jù)傳輸，要求多路連接服務(wù)，通道為B類服務(wù)。TP3包括A1,A2,A4,B1,B2,B5,B6,C3,E1,E2和F1功能TP4: 用戶有Qos2要求，無Qos1要求，用戶要求異步數(shù)據(jù)傳輸，要求多路連接服務(wù)，通道為C類服務(wù)。TP4包括A1,A2,A4,B1,B2,B4,B5,B6,B7,C1,C2,C3,E1,E2和F1功能由于TP0,TP1,TP2,TP3,TP4可以并發(fā)運(yùn)行，各類T層協(xié)議必須包括類別選擇和協(xié)商功能。當(dāng)源端和目的端的協(xié)議類型不一致時(shí)，連接建立通過協(xié)商，取最高協(xié)議類別為最終的運(yùn)行協(xié)

37、議。 56第二章 協(xié)議構(gòu)造技術(shù)傳輸協(xié)議類別與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)之間的匹配關(guān)系傳輸協(xié)議類別網(wǎng)絡(luò)服務(wù)類型基本功能TP0A建立連接TP1B基本差錯(cuò)修復(fù)TP2A復(fù)用TP3B差錯(cuò)修復(fù)與復(fù)用TP4C差錯(cuò)檢測(cè)與修復(fù)、復(fù)用第二章 協(xié)議構(gòu)造技術(shù)2.4.5 T層協(xié)議元素1、服務(wù)原語及服務(wù)狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖 ISO T層協(xié)議服務(wù)原語10條，下面列出個(gè)服務(wù)原語和符號(hào)名，每條服務(wù)原語常若干參數(shù)，參數(shù)又參加協(xié)議文本。 服務(wù)原語名 符號(hào)名 服務(wù)原語名 符號(hào)名 T-CONnect request TCONreq T-DISconnect indication TDISind T-CONnect indication TCONind T-DAT

38、A request TDTreg T-CONnect response TCONresp T-DATA indication TDTind T-CONnect confirm TCONconf T-EXPEDITED-DATA request TEXreqT-DISconnect request TDISreq T-EXPEDITED-DATA indication TEXind 第二章 協(xié)議構(gòu)造技術(shù)T層用戶所看到服務(wù)狀態(tài)定為四種，它們是:Idle (1) 連接未建立outgoing connection pending (2) 已發(fā)出連接請(qǐng)求ingoing connection pendin

39、g (3) 已收到連接請(qǐng)求Data transfer (4) 聯(lián)接已經(jīng)建立 59第二章 協(xié)議構(gòu)造技術(shù)2、 PDU和PDU交換時(shí)序ISO 7層協(xié)議定義了10種PDU。各個(gè)PDU的名字和符號(hào)如下： PDU名字 縮寫Connection Request CRConnection Confirm CCDisconnection Request DRDisconnection Confirm DCData DTDATA Acknowledgement EDExpidited data Acknowledgement EAReject RJTPDU Error ERABCRCCDTDTAKEDEADRDC

40、TPDU正常交換時(shí)序第二章 協(xié)議構(gòu)造技術(shù)3、協(xié)議狀態(tài) ISO T層定義了22種協(xié)議總狀態(tài)，協(xié)議狀態(tài)的改變由T層協(xié)議進(jìn)行，與用戶無關(guān)。狀態(tài)符號(hào)含義狀態(tài)符號(hào)含義WFNCWait for network connectionCLOSING-RRelease and reassignment in progressWFCCWait for the CC TPDUCLOSING-WRRelease in progress and wait for reassignmentWBCLWait before releasingWFTRESP-WRWait for T-CONNECT response and

41、wait for reassignmentOPENTransport connection is openWBOCWait before open complete (CC is unacknowledged)CLOSINGRelease in progressWBOC-W RWait before open complete and wait for reassignmentWFTRESPWait for T-CONNECT responseCLOSING BOCWait before open complete and release in progressCLOSEDTransport

42、connection is closedCLOSING BOC-WRIdle and wait for reassignmentWFNC-RWait for network connection and reassignment in progressAKWAITWait for acknowledgment of CC TPDUWBCC-RWait for the CC TPDU and reassignment in progressREFWAITWait for frosen reference timeWBCL-RWait before releasing and reassignme

43、nt in progress OPEN-RTransport connection is open and reassignment in progress 61第二章 協(xié)議構(gòu)造技術(shù) 以上22個(gè)總狀態(tài)只描述了聯(lián)接和聯(lián)接撤銷階段的協(xié)議狀態(tài)，實(shí)際上在數(shù)據(jù)傳輸階段還有許多子狀態(tài)（總狀態(tài)為OPEN）.“Reassignment in progress”表示T層聯(lián)接正在進(jìn)行中， Reassignment表示聯(lián)接分配。T層協(xié)議分5類，對(duì)于每類協(xié)議來說，它只包含22種狀態(tài)的子集。第二章 協(xié)議構(gòu)造技術(shù)4、協(xié)議事件（輸入事件、輸出事件、內(nèi)部事件）輸出事件（outgoing event）符號(hào)名去向事件全名TCONindT層用戶T-CONNECT indication（服務(wù)原語）TCONconfT層用戶T-CONNECT confirm（服務(wù)原語）TDTindT層用戶T-DATA indication（服務(wù)原語）TEXindT層用戶T-EXPEDITED-DATA i