2 協(xié)議構(gòu)造技術(shù).ppt

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)

2、議實(shí)體利用（n-1）層協(xié)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)

3、議負(fù)責(zé)連接的建立、撤銷、作廢、復(fù)位、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 res

4、ponse confirm,8,第二章 協(xié)議構(gòu)造技術(shù), 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)

5、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)。 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)

6、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

7、、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 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),A,B,當(dāng)前正確畫法,不

8、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,C,B,A,D,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利用（n-1）層提供的無連接服務(wù)進(jìn)行通訊,C,B,A,D,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)

9、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

10、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

11、/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）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

12、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

13、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

14、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）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

15、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： 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）SD

16、U，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PDU，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

17、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）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

18、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)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)

19、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SAP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,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

20、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

21、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 Req

22、uest）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)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

23、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.

24、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），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

25、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

26、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)

27、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

28、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、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）,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

29、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）,47,第二章 協(xié)議構(gòu)造技術(shù),3、由低（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

30、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

31、 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),2.4.2 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)

32、（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？,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

33、（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）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Qo

34、s4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,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,