1、第 章 概述,2,內(nèi)容提要,課程概述,1,協(xié)議,2,協(xié)議工程,3,3,教師信息,吳禮發(fā)： 電話：XXXX(辦)，XXX 電郵： 辦公室地址：,4,課程名稱,網(wǎng)絡(luò)協(xié)議工程 網(wǎng)絡(luò)：三網(wǎng)（計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、電信網(wǎng)絡(luò)、CATV），分布式系統(tǒng)/操作系統(tǒng) 協(xié)議：規(guī)定通信雙方交換數(shù)據(jù)的格式以及有關(guān)的同步問題。 工程：用工程化的方法來開發(fā)協(xié)議,5,課程目標(biāo),為什么要上這門課？ 研討目標(biāo)：協(xié)議開發(fā)中常見的設(shè)計技術(shù)、形式化描述技術(shù)和協(xié)議工程學(xué)的基本理論 立足點(diǎn)：基于最基本的理論，結(jié)合最先進(jìn)的技術(shù)，理解最本質(zhì)的知識。 本課程包括：閱讀資料、面授教學(xué)、課堂討論、學(xué)生講授、習(xí)題討論等環(huán)節(jié)。希望通過本課程的學(xué)習(xí)，不僅掌握所涉及

2、的協(xié)議開發(fā)知識，而且鍛煉一些研究生必備的科研技能。,與協(xié)議有關(guān)的課程比較多，如：分布式系統(tǒng)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)通信等。這些課程往往描述的是一些被廣泛接受并被一些國際標(biāo)準(zhǔn)化組織標(biāo)準(zhǔn)化了的協(xié)議。它們并不解釋：協(xié)議為什么正確工作、協(xié)議的設(shè)計過程，協(xié)議是不是有缺陷。而這些正是本課程要解決的問題。,6,課程目標(biāo)（續(xù)）,內(nèi)容要求： 對協(xié)議工程學(xué)有一個基本認(rèn)識 重點(diǎn)掌握協(xié)議設(shè)計技術(shù)、形式化描述技術(shù)（FSM，SDL） 了解協(xié)議驗證技術(shù)和一致性測試技術(shù) 鍛煉的科研技能： 獨(dú)立解決一個具體科研問題的能力 科研表達(dá)與溝通的能力 撰寫科技文章的能力,面對一個并不熟悉的科研領(lǐng)域，可以做到獨(dú)立查閱資料、確定一個具體的研究目

3、標(biāo)、制定實施計劃、最終完成一個相對獨(dú)立的研究。,將已經(jīng)掌握的科研內(nèi)容，用精練的語言表達(dá)出來，通過與其他人討論，更深入地掌握此方面知識。,在獨(dú)立解決了某個科研問題后，將科研成果以學(xué)術(shù)論文的形式表達(dá)出來。爭取發(fā)表一篇論文。,7,授課內(nèi)容,概述 協(xié)議設(shè)計 形式化描述技術(shù)（FSM，PetriNet, SDL, LOTOS, ESTELLE） 協(xié)議驗證 協(xié)議一致性測試,8,國內(nèi)相關(guān)課程,清華大學(xué)：計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的形式化方法和協(xié)議工程學(xué) 主要內(nèi)容：形式化描述方法、一致性測試技術(shù) 北京郵電大學(xué)：協(xié)議工程與通信軟件 協(xié)議工程的概念 協(xié)議模型技術(shù) 協(xié)議形式化描述技術(shù) 協(xié)議驗證技術(shù) 協(xié)議實現(xiàn)和測試技術(shù) MSC和SD

4、L語言簡介 通信軟件設(shè)計方法與實踐,9,國內(nèi)相關(guān)課程（Cont.）,中國科技大學(xué)軟件學(xué)院：通信系統(tǒng)軟件開發(fā) 東南大學(xué)， 河海大學(xué)研究生課程：計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議工程 云南大學(xué)，華中科技大學(xué)，漸江理工大學(xué)等也開設(shè)了類似課程,10,國外相關(guān)課程,一些歐洲國家的大學(xué)普遍開設(shè)類似課程 University of Twente: Protocol Engineering http:/arch.cs.utwente.nl/courses/pe University of Colorado: Computer Communication /cs522 LUT: Commu

5、nications Software and Architecture http:/www.it.lut.fi/kurssit/02-03/010607000,11,先修課程,計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)或數(shù)據(jù)通信 操作系統(tǒng) 分布式系統(tǒng),12,參考書目,吳禮發(fā)著，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議工程,2011.4，電子工業(yè)出版社。 Gerard J. Holzmann: Design and Validation of Computer Protocols,Prentice Hall At http:/cm.bell- 古天龍，蔡國永： 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的形式化分析與設(shè)計，電子工業(yè)出版社，2003.6 龔正虎，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議工程，國防科技大學(xué)

6、出版社，1993.12 R. Lai, A. Jirachiefpattana： Communication Protocol Specification and Verification, Kluwer Academic Publishers, 1998,13,課時安排,總課時：40學(xué)時，每周4學(xué)時，11.15結(jié)束 每周一、周三下午上課。根據(jù)需要，可安排部分課時自習(xí)，自習(xí)時間主要用來完成作業(yè)和閱讀文獻(xiàn)。,14,成績評定,課外作業(yè)（40%）：檢查學(xué)生完成作業(yè)的質(zhì)量，對知識的理解程度。將安排一些大的、思考型的題目。 實驗及課程報告（60%）：實驗(SPIN): 設(shè)計、描述、驗證一個協(xié)議，撰寫課程

7、報告。,15,內(nèi)容提要,課程概述,1,協(xié)議,2,協(xié)議工程,3,16,協(xié)議定義,為網(wǎng)絡(luò)中互相通信的對等實體間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)或約定，是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)不可缺少的組成部分，保證實體在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中有條不紊地交換數(shù)據(jù)。 實體(Entity)是指任何可以發(fā)送或接收信息的硬件或軟件進(jìn)程，在大多數(shù)情況下，就是一個特定的軟件進(jìn)程。 位于不同系統(tǒng)的同一層次內(nèi)交互的實體，就構(gòu)成了對等實體。,17,協(xié)議定義（Cont.）,英格蘭國家物理實驗室NPL(National Physical Laboratory)的R.A. Scantlebury和K.A.Bartlett在一份備忘錄(A protocol for

8、 use in the NPL data communications network)中最早將“協(xié)議(protocol)”一詞用于描述數(shù)據(jù)通信過程。 “協(xié)議是關(guān)于分布式系統(tǒng)進(jìn)行信息交換時的一種約定，協(xié)議應(yīng)按照語言的方式進(jìn)行定義?！?其于他們的觀點(diǎn)：網(wǎng)絡(luò)協(xié)議就是具有規(guī)定文法、語法和語義的語言，其中，文法給出了有效信息的精確格式，語法描述了數(shù)據(jù)交換的規(guī)則，語義規(guī)定了可交換信息的詞匯及其含義。,18,協(xié)議定義（Cont.）,協(xié)議三要素(從語言的角度來理解協(xié)議)： 語法 語義 同步,19,協(xié)議定義：語法,在語言學(xué)中，語法是指語言組成成分(詞、句等)之間以什么樣的關(guān)系結(jié)合而構(gòu)成語句或語言，也即是語言的

9、結(jié)構(gòu)方法和構(gòu)成規(guī)則。 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中的語法的含義？ 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中的語法體現(xiàn)為數(shù)據(jù)報文中的控制信息(通常在報文的首部)和各種控制報文的結(jié)構(gòu)、格式，也即是規(guī)定報文的長度，報文中劃分多少個域(Field)，每個域的名稱、意義、數(shù)據(jù)類型、長度等。其中，報文中各個域的類型、長度及相互間的位置、順序關(guān)系則構(gòu)成了詞法。,20,協(xié)議定義：語義,網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的語義可以理解為協(xié)議數(shù)據(jù)報文中的控制信息和控制報文所約定的含義，即需要發(fā)出何種控制信息，完成何種動作以及做出何種響應(yīng)。 例如： 報文首部控制信息中的目的地址信息指明了報文的目的地，接收到此報文的網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)均將其作為進(jìn)行路由選擇的依據(jù)，因而規(guī)定在首部控制信息中在給定域給出

10、目標(biāo)結(jié)點(diǎn)地址就是一種語義。 為了實現(xiàn)有連接的傳輸服務(wù)，設(shè)計了一套實現(xiàn)連接的控制報文。發(fā)起連接方構(gòu)造一個請求連接的協(xié)議控制報文，這個“請求連接”就是該控制報文的語義。收端收到這個控制報文后，根據(jù)已知的格式分析規(guī)定域中報文類型碼就可了解這個“請求連接”的語義，從而作出“允許連接”或“拒絕連接”的響應(yīng)。,21,協(xié)議定義：語義（Cont.）,例如（續(xù)）： “允許連接”報文和“拒絕連接”報文的格式和語義也是協(xié)議中約定好的，通信雙方通過這些約定語義的控制報文按一定時序關(guān)系的交換即可實現(xiàn)建立連接的功能和提供有連接服務(wù)。 其它的在協(xié)議中常使用的“數(shù)據(jù)收到確認(rèn)”報文(ACK報文)、“出錯通知”報文、“緊急通知”

11、報文等等均可看成為具有特定語義的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的語句，即協(xié)議的組成部分。,22,協(xié)議定義：同步,簡單地說，同步是指事件實現(xiàn)順序的詳細(xì)說明。 具體來說，同步是指通信過程中各種控制報文傳送的順序關(guān)系，例如“允許連接”或“拒絕連接”報文必須是作為請求連接報文的一種響應(yīng)來發(fā)送，“拆除連接”報文也必須在建立連接后的某種條件下發(fā)送等等。 這種控制報文發(fā)送的時序關(guān)系，也決定了通信雙方所處的通信狀態(tài)(發(fā)送狀態(tài)、接收狀態(tài)、等待狀態(tài)等)的制約關(guān)系，所以常用通信雙方的有限狀態(tài)機(jī)的方法來描述網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。 在有些文獻(xiàn)中，也將這種同步關(guān)系視為協(xié)議語法的一部分。,23,協(xié)議定義：進(jìn)一步延伸,進(jìn)一步延伸為計算機(jī)通信協(xié)議。 協(xié)議是計算

12、機(jī)網(wǎng)絡(luò)和分布式系統(tǒng)中各種通信實體或進(jìn)程間相互交換信息時必須遵守的一組規(guī)則或約定。 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議工程中的許多技術(shù)和方法均可應(yīng)用到分布式系統(tǒng)中的進(jìn)程間通信協(xié)議的設(shè)計活動當(dāng)中。,24,協(xié)議定義：網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu),大量的研制經(jīng)驗表明，對于非常復(fù)雜的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，其結(jié)構(gòu)應(yīng)采用層次式的。 在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，將計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的各層及其協(xié)議的集合，稱為網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)(architecture)。 ISO的OSI/RM（開放系統(tǒng)互連/參考模型） IBM的SNA（系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)） DEC的DNA（分布式網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)） IETF的TCP/IP,25,協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化,What are standards? Standards ar

13、e documented agreements containing technical specifications to be used consistently as rules, guidelines, or definitions of characteristics, to ensure that materials, products, processes and services are fit for their purpose International Standards contribute to making life simpler, and to increasi

14、ng the reliability and effectiveness of the goods and services we use Industry-wide standardization is a condition existing within a particular industrial sector when the large majority of products or services conform to the same standards,26,協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化（Cont.）,Why Push For Standardization?The aim is to f

15、acilitate trade, exchange and technology transfer through Enhanced product quality and reliability at a reasonable price. Greater compatibility and interoperability of goods and services. Simplification for improved usability. Increased distribution efficiency, and ease of maintenance,27,協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化（Cont.

16、）,What does a standard look like? - ISO explains the major components of their standards documents: It can be anything from a four-page document to a 1000-page tome, including twice the weight of the standard itself in informative annexes. It may specify the tasks that a certain range of equipment m

17、ust be able to perform, or describe in detail an apparatus and its safety features,28,協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化（Cont.）,What makes up a standard? It may contain: Symbols Definitions Diagrams Codes Test methods,29,協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化（Cont.）,Organization for Standardization for Protocols International Organization for Standardization (

18、ISO) 國際電報電話咨詢委員會 (CCITT) International Telecommunications Union (ITU-T) Internet Engineering Task Force (IETF) Institute of Electrical and Electronics Engineers(IEEE) World Wide Web Consortium(W3C) Association for Computing Machinery(ACM) Asynchronous Transfer Mode Forum(ATM Forum) American National

19、 Standards Institute (ANSI),30,ISO,是一個涉及范圍很廣的國際標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)機(jī)構(gòu)，包括很多政府的或民間的標(biāo)準(zhǔn)研究機(jī)構(gòu)，如美國的國家標(biāo)準(zhǔn)研究所ANSI。 成立于1947年。 ISO下屬多個技術(shù)委員會TC(Technical Committees)，TC又由多個分委員會SC(Subcommittees)組成。每個SC下有多個工作組WG(Working Groups)。 例如，TC97主要負(fù)責(zé)與計算機(jī)有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)的制定，TC97/SC6主要處理電信領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)，TC97/SC6/WG1則主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。 一個ISO標(biāo)準(zhǔn)從最初的提名到真正發(fā)行要經(jīng)歷七個步驟。,31,IS

20、O(Cont.),ISO制定的很多標(biāo)準(zhǔn)是與另一個標(biāo)準(zhǔn)化組織，國際電工技術(shù)委員會IEC(International Electrotechnical Commission)，合作制定的。 IEC關(guān)心的主要是電子和電氣工程標(biāo)準(zhǔn)(器材、元件以及測量方法的標(biāo)準(zhǔn)化)。在信息技術(shù)領(lǐng)域，雖然IEC強(qiáng)調(diào)的是硬件，而ISO強(qiáng)調(diào)的是軟件，但它們的職能在很多地方有所重疊。 1987年由這兩個組織聯(lián)合成立了聯(lián)合技術(shù)委員會JTC，而ISO的TC97同時宣告解散。代替舊的ISO的TC97組織是ISO/IEC JTC1， 而其下屬的各分委員會SC的名稱仍用原來TC97中的各分委員會的序號。這個委員會負(fù)責(zé)信息技術(shù)領(lǐng)域文檔的開

21、發(fā)，這些文檔最終可能成為ISO及IEC的標(biāo)準(zhǔn)。,32,ISO（Cont.）,ISO制定的與協(xié)議有關(guān)的著名標(biāo)準(zhǔn)： OSI/RM（ISO 7498），TC97/SC16 制定，雖然沒有流行，但其中有很多協(xié)議被廣泛使用 形式描述語言LOTOS(Language of Temporal Ordering Specifications)和Estelle，ISO TC97/SC21/ WG1下的2個不同的子工作組分別制定的，它們得到廣泛的應(yīng)用。 一致性測試序列標(biāo)準(zhǔn)： ISO 9646-1 (CCITT X.290) 一般概念 ISO 9646-2 抽象測試集(suite)規(guī)范 ISO 9646-3 樹表組

22、合記法TTCN(Tree and Tabular Combined Notation) ISO 9646-4 測試實現(xiàn) ISO 9646-5 一致性認(rèn)證處理對測試實驗室及其客戶的要求 ISO 9646-6 測試實驗室的操作,33,CCITT and ITU-T,CCITT(International Telephone and Telegraph Consultative Committee,國際電話與電報顧問委員會)最開始主要從通信的角度考慮一些標(biāo)準(zhǔn)的制定。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，通信與信息處理的界限變得比較模糊了。于是，通信與信息處理就都成為CCITT與ISO TC97共同關(guān)心的領(lǐng)域。 很多

23、ISO制定的標(biāo)準(zhǔn)，CCITT均有與之相對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。 CCITT的建議書X.200就是開放系統(tǒng)互連參考模型，它與ISO7498基本上是相同的。 CCITT制定的著名標(biāo)準(zhǔn)： X.25 形式描述語言SDL(Specification and Description Language)廣泛用交換系統(tǒng)的描述。,34,CCITT and ITU-T(Cont.),ITU-T是國際電信聯(lián)盟ITU（International Telecommunication Union）下屬的電信標(biāo)準(zhǔn)部，它的成員主要是各國政府組織和得到許可的私人運(yùn)營商。 成立于1993年3月1日，主要任務(wù)是制定電話、電報和數(shù)據(jù)通信接口的技

24、術(shù)建議。它取代了原國際電報電話咨詢委員會CCITT。 人們?nèi)匀怀３Ｓ龅紺CITT建議，例如，CCITT X.25，雖然自1993年起這些建議都打上了ITU-T標(biāo)記。 ITU-T的實際工作是在研究組SG(Study Group)完成的，通常有400人。為了能夠完成工作，研究組又分成了很多工作組WG(Working Group)，然后又再分為專家小組(Expert Team)，最后分成特別小組(Ad Hoc Group)。,35,ITU-T Standards: X Series,Data networks and open system communications Public data ne

25、tworks - Interfaces: X.21 - Interface between Data Terminal Equipment (DTE) and Data Circuit-terminating Equipment (DCE) for synchronous operation on public data networks. OSI - Model and notation: X.200 - Information technology Open Systems Interconnection Basic Reference Model: The basic model.,36

26、,ITU-T Standards: X Series(Cont.),Message Handling Systems: X.400 - Message handling services: Message handling system and service overview Directory Services: X.500 - Information technology - Open Systems Interconnection - The Directory: Overview of concepts, models and services Security: X.800 - S

27、ecurity architecture for Open Systems Interconnection for CCITT applications.,37,ITU-T Standards: V Series,Data communication over the telephone network Interworking with other networks: V.18 - Operational and interworking requirements for DCEs operating in the text telephone mode. Interfaces and vo

28、ice-band modems: V.33 - 14 400 bits per second modem standardized for use on point-to-point 4-wire leased telephone-type circuits. Error control: V.42 - Error-correcting procedures for DCEs using asynchronous-to-synchronous conversion.,38,ITU-T Standards: Q Series,Switching and signalling General Re

29、commendations relative to signaling and switching systems: Q.20 - Comparative advantages of in-band and out-band systems. Functional description of the signaling system: Q.251 - General Definition and function of signals: Q.254 - Telephone signals.,39,ITU-T Standards: Q Series(Cont.),Signalling Syst

30、em No. 7 (SS#7): Q.700 - Introduction to CCITT Signalling System No. 7 Integrated Services Digital Network (ISDN): Q.860 - Integrated Services Digital Network (ISDN) and Broadband Integrated Services Digital Network (B-ISDN) Generic Addressing and Transport (GAT) Protocol Q.2010 - Broadband integrat

31、ed services digital network overview - Signaling capability set 1, release 1,40,IFIP,國際信息處理聯(lián)盟IFIP(International Federation for Information Processing)，雖然不直接參與協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)化，但它的主要目的之一是作為CCITT和ISO之間溝通的橋梁。 IFIP成立于1960年，經(jīng)常組織一些協(xié)議形式化描述與驗證方面的國際會議，例如，Joint International Conference on Formal Description Techniques f

32、or Distributed Systems and Communication Protocols(FORTE) and Protocol Specification, Testing and Verification (PSTV)。,41,IETF,因特網(wǎng)協(xié)會 ISOC,因特網(wǎng)體系結(jié)構(gòu) 研究委員會 IAB,因特網(wǎng)研究指導(dǎo)小組 IRSG,因特網(wǎng)研究部 IRTF,因特網(wǎng)工程部 IETF,因特網(wǎng)工程指導(dǎo)小組 IESG,領(lǐng)域,領(lǐng)域,WG,RG,WG,WG,WG,RG,IETF網(wǎng)址：,42,IETF（Cont.）,因特網(wǎng)在制定其標(biāo)準(zhǔn)上很有特色：面向公眾。 所有技術(shù)

33、文檔都可從因特網(wǎng)上免費(fèi)下載，而且任何人都可以用電子郵件隨時發(fā)表對某個文檔的意見或建議。這種方式對因特網(wǎng)的迅速發(fā)展影響很大。 因特網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)：RFC (Request For Comments)的意思就是“請求評論”。所有的RFC文檔都可從因特網(wǎng)上免費(fèi)下載。 并非所有的RFC文檔都是因特網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，其中只有一小部分最后才能變成標(biāo)準(zhǔn)。,43,IETF（Cont.）,因特網(wǎng)草案,建議標(biāo)準(zhǔn),草案標(biāo)準(zhǔn),因特網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn),歷史的 RFC,實驗的 RFC,提供信息的 RFC,因特網(wǎng)草案(Internet Draft) 建議標(biāo)準(zhǔn)(Proposed Standard) 草案標(biāo)準(zhǔn)(Draft Standard) 因特網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)(I

34、nternet Standard),44,W3C,World Wide Web Consortium promotes the Web by producing specifications and reference software. W3C is funded by industrial members but its products are freely available to all. The Consortium is run by MIT LCS with INRIA acting as European host and Keio University in Asia, i

35、n collaboration with CERN where the web originated.,45,IEEE,The Institute of Electrical and Electronics Engineers(電氣和電子工程師協(xié)會) is the worlds largest technical professional society. A non-profit organization, IEEE promotes the development and application of electrotechnology and allied sciences for th

36、e benefit of humanity, the advancement of the profession, and the well-being of its members. Famous Standards: IEEE 802 series, eg. 802.3,46,ACM,Association for Computing Machinery (founded 1947，(美國)計算機(jī)學(xué)會) is an international scientific and educational organization dedicated to advancing the art, sc

37、ience, engineering, and application of information technology(其宗旨在于不斷地推動計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展), serving both professional and public interests by fostering the open interchange of information and by promoting the highest professional and ethical standards. Since its inception ACM has provided its members and

38、the world of computer science a forum for the sharing of knowledge on developments and achievements necessary to the fruitful interchange of ideas.,47,ACM（Cont.）,Over the years ACM has flourished along with the industry itself, playing a major role in enriching the quality, form and function of comp

39、uter usage. ACM forms Special Interest Groups (SIGs) which focus on specific areas of computer science. Some SIGs which relate to data communications include: Data Communication (SIGCOMM) Hypertext/Hypermedia (SIGLINK) Multimedia (SIGMM),48,ATM Forum,The Asynchronous Transfer Mode Forum is a worldwi

40、de organization, aimed at promoting ATM within the industry and the end user community. Formed in October 1991, with four (4) members, the ATM Forum membership currently includes more than 700 companies representing all sectors of the communications and computer industries, as well as a number of go

41、vernment agencies, research organizations and users.,49,ANSI,Founded in 1918, the American National Standards Institute (ANSI, 美國國家標(biāo)準(zhǔn)化組織), is a private, not-for-profit membership organization that coordinates the U.S. voluntary consensus standards system and approves American National Standards. ANS

42、I consists of approximately 1,300 national and international companies, 30 government agencies, 20 institutional members, and 250 professional, technical, trade, labor and consumer organizations.,50,ANSI（Cont.）,ANSI acts to insure that a single consistent set of consensus based American National Sta

43、ndards are developed by ANSI-accredited standards developers. Integral to the development and approval process is the requirement that all interests concerned have the opportunity to participate in the development process. Famous Stad.: ANSI.1,51,Obtaining standard documents:,Standards bodies distri

44、bute their documents in several file formats and to different groups or organizations. Many standards must be purchased before you may implement products based on them. However, the documents are free. Some standards bodies require payment up-front before you are permitted access to the standards do

45、cuments.,52,Obtaining standard documents(Cont.),Still other standards bodies take an open approach where documents are entirely free to readers and implementation vendors (RFCs). Most standards are available on the Internet via FTP, Gopher, or the WWW. Many sites have search engines which allow user

46、s to obtain different documents, all of which pertain to the same standard / protocol.,53,Obtaining standard documents(Cont.),Document Formats: Text / ASCII - most popular format. Postscript - requires a postscript printer or TeX / LaTeX to view. Word for Windows - Microsoft Windows editor. HTML - b

47、rowseable documents with links to other references. PDF - Adobe Acrobat hyper-link format.,54,Obtaining standard documents(Cont.),Document Languages: Most international standards bodies offer their documents written in popular spoken languages, including: English French Spanish National language of

48、the organizations origin.,55,Industry Control and Acceptance,Commonly in todays computer industry, the acceptance of products are facilitated by the conformance to and support of standards. Most products become obsolete if they are only based on proprietary specifications and do not support standard

49、s. If a company maintains control over the majority of products based on a particular technology, that company can usually dictate the direction of the industry and any standards to follow.,56,Timing: Its important for standards,MIT D. Clarks “apocalypse(啟示) of the two elephants” The best period for

50、 standardization is between burst of research and burst of marketing The period is very short TCP/IP already entrenched by mid/late eighties OSI/RM is put up in the burst of marketing of TCP/IP,57,Examples: OSI/RM Problems,Tannenbaum: Bad technology Bad timing Bad implementation Bad politics,58,Bad

51、technology,Model and protocol flawed Standardized before implemented Design by committee w/o implementation vs. design by implementors/researchers/engineers Boundaries somewhat arbitrary Top three layers never quite resolved(application, presentation, session) Why seven layers? Many fundamental issu

52、es can be addressed at multiple layers Reliability Flow control Security Addressing/naming,59,Bad timing,MIT D. Clarks “apocalypse(啟示) of the two elephants” Technology activity vs. time to standardization TCP/IP already entrenched by mid/late eighties,60,Bad implementations,Complexity huge & slow im

53、plementations (考慮大而全，要全部實現(xiàn)就苯拙且效率低) Competition (BSD TCP/IP) was good, free, and easy to deploy,61,Bad politics,Pushed by European Community and U.S. government Negative image of government dictating standards Remember “Clipper Chip”,62,TCP/IP: Features,Layering not strict - only where appropriate Ca

54、n define new abstractions on top of any existing protocol IP/UDP provides simple “send a packet” svc Ex: RPC, DNS, IP phone, etc. Hourglass shape IP centerpiece, common denominator Design and implementation go hand-in-hand IETF requires two independent, interoperable implementations before standardi

55、zation The “dogma（教義）”: We reject kings, presidents, and voting. We believe in rough consensus and working code. - D. Clark,63,內(nèi)容提要,課程概述,1,協(xié)議,2,協(xié)議工程,3,64,Protocol Engineering：Why?,網(wǎng)絡(luò)服務(wù)要求的提高,應(yīng)用的多樣性,網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的多樣性,協(xié)議工程(Protocol Engineering),65,Protocol Engineering: What?,七十年代未人們開始用形式化的方法描述通信協(xié)議。 1981年，在軟件工程思

56、想的基礎(chǔ)上，Piatkowski首先提出了“協(xié)議工程（PE：Protocol Engineering）”的概念 協(xié)議工程學(xué)用形式化方法描述協(xié)議設(shè)計和維護(hù)中的各個過程，它是以協(xié)議軟件為研究對象的軟件工程，而且建立了一套比一般軟件工程方法更為嚴(yán)格、更為數(shù)學(xué)化的理論和方法。 集成化(Integrated)、形式化(Formal)的協(xié)議開發(fā)過程稱為協(xié)議工程。協(xié)議工程的目的是減少協(xié)議開發(fā)過程中潛在的錯誤，提高協(xié)議開發(fā)的效率，促進(jìn)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化的發(fā)展。,所謂“集成化”，就是指協(xié)議描述、驗證、實現(xiàn)和測試等技術(shù)前后銜接，并在同一個開發(fā)系統(tǒng)中完成。在以往的協(xié)議開發(fā)過程中，各個階段并不互相銜接，各個階段的研究人員作完

57、自己的事情就不再管別的事情了。協(xié)議設(shè)計者憑自己的經(jīng)驗和智慧設(shè)計出協(xié)議，用自然語言進(jìn)行描述，經(jīng)過他人審定或模擬之后，就予以公布。其他的人只有在感興趣時才采用某種方法和理論對協(xié)議進(jìn)行驗證。協(xié)議實現(xiàn)往往根據(jù)自己的環(huán)境和要求修改協(xié)議，協(xié)議實現(xiàn)之后不考慮實現(xiàn)與協(xié)議規(guī)范是否一致。協(xié)議的測試往往由協(xié)議實現(xiàn)者自己進(jìn)行，這實際上是一種程序調(diào)試。,所謂“形式化”，就是指用形式描述技術(shù)FDT(Formal Description Technique)貫穿協(xié)議開發(fā)的各個階段。一種形式化描述語言FDL(Formal Description Language)以一種或多種形式化描述技術(shù)為基礎(chǔ)，有嚴(yán)格的語法和語義定義，抽象

58、于具體的實現(xiàn)，可以符號執(zhí)行，可以轉(zhuǎn)換、翻譯成程序設(shè)計語言。當(dāng)協(xié)議進(jìn)行形式化描述后，協(xié)議的驗證、自動實現(xiàn)、測試就可以在一個集成化的協(xié)議工程系統(tǒng)中進(jìn)行了。,66,ProtocolEngineering: Procedure,非形式化協(xié)議規(guī)范,形式化協(xié)議規(guī)范,形式描述,與機(jī)器無關(guān)的源代碼,實現(xiàn)代碼(產(chǎn)品),轉(zhuǎn)換,實現(xiàn),產(chǎn)品測試器,測試序列發(fā)生器,一致性測試,性能分析,模擬,驗證,設(shè)計,用戶需求說明,67,PE Activities: Design,我們的定義：根據(jù)協(xié)議的需求說明構(gòu)造協(xié)議的非形式描述文本(經(jīng)過非形式的驗證分析) 稱為協(xié)議設(shè)計；而將“協(xié)議的設(shè)計、形式描述、驗證、實現(xiàn)、測試、運(yùn)行”這一全過

59、程稱為“協(xié)議開發(fā)”，即協(xié)議開發(fā)是指協(xié)議工程活動的全過程。 其它定義：將協(xié)議設(shè)計定義為“從協(xié)議的需求說明到協(xié)議的形式描述文本，并經(jīng)過嚴(yán)格驗證和性能分析”這一過程，或定義為協(xié)議工程活動的全過程，即相當(dāng)于“協(xié)議開發(fā)”。 包括：協(xié)議環(huán)境分析 、協(xié)議的功能設(shè)計、協(xié)議組織形式的確定、協(xié)議元素的構(gòu)造、協(xié)議文本的編制等。,68,PE Activities : Design（Cont.）,協(xié)議設(shè)計質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到開發(fā)出來的協(xié)議性能、功能是否能滿足用戶需求的一個重要因素。協(xié)議設(shè)計階段的結(jié)果是非形式描述協(xié)議文本。 協(xié)議設(shè)計涉及到很多技術(shù)，如差錯控制技術(shù)、流量控制技術(shù)、連接管理技術(shù)、路由選擇技術(shù)等。 協(xié)議設(shè)計還必須遵循一些基本原則，如結(jié)構(gòu)化、模塊化等。 課程的重點(diǎn)內(nèi)容,Back,69,PE Activities : Formal Descrpt.,通信系統(tǒng)行為的復(fù)雜性增大了行為描述的難度，人們必須借助一種語言或一種技術(shù)來準(zhǔn)確地描述系統(tǒng)行為。 在過去，人們習(xí)慣使用自然語言進(jìn)行協(xié)議描述（用自然語言寫協(xié)議的規(guī)格說明或規(guī)范） 優(yōu)點(diǎn)是：方便、易懂 致命缺點(diǎn)是：不嚴(yán)格、不精確、結(jié)構(gòu)不好、沒有描述標(biāo)準(zhǔn)和有二義性 且很難進(jìn)行協(xié)議實現(xiàn)、測試的自動化和協(xié)議驗證。 不同