网络协议设计与开发1教案.ppt

网络协议设计与开发 康军 长安大学信息工程学院 内容提要 课时：20课时授课+10课时上机 主要内容： 网络协议工程方法 网络协议开发技术 参考资料： 吴礼发著,《网络协议工程》,电子工业出版社,2011 TCP/IP详解 卷2 TCP/IP详解 卷3 /（中国协议分析网） 前 言 一、设么叫协议？ 例如： 人与人之间 人与物之间 物与物之间 协议是多个对象之间为了实现某个共同目标而制定的、需要共同遵守的、关于各自行为方式的时序化的约定。 用系统的观点看协议 系统是由相互作用相互依赖的若干组成部分结合而成的，具有特定功能的有机整体，而且这个有机整体又是它从属的更大系统的组成部分。 系统包含：输入、系统部件（关联、状态）、输出 遵循协议的对象构成的总体形成了一个系统。 在上述系统中，各个对象之间根据协议内容，按照一定时序关系改变各自的状态（事件），在某一时刻各个对象呈现出不同的确定性的状态，这样的系统称之为“离散事件系统”。 例如：数字电路系统（组合+时序逻辑电路） 例如：一个简单的串行奇偶检测电路 一些结论： 协议定义了系统内各组成单元的功能集合以及它们之间的关联方式。 系统按照协议运行时，表现为系统状态的时序性变化（即状态变迁） 在已学的技术中，可以用状态图或状态表的方式描述系统按照协议的运行情况。 设计协议就是设计一种离散事件系统！ 二、如何设计协议？ 协议工程：按照系统化、规范化、可度量化等工程原则和方法去进行协议的设计。 什么叫系统化？为什么要系统化？ 系统化：把协议看做是一种离散事件系统 系统化有利于合理简化问题，并找到分析问题的科学方法。 什么叫规范化？为什么要规范化？ 规范化：按照标准化的步骤进行协议设计 规范化有利于保证协议的正确性、提高设计效率 什么叫可度量化？为什么要可度量化？ 可度量化就是对协议的正确性和性能进行量化 可度量化有利于确定性的比较优劣 三、本课程的目标 学习如何合理的设计计算机网络协议。 网络的协议模型（通用模板） 网络协议应该包含的内容 网络协议的设计方法 网络协议性能的保证机制 网络协议的描述方式 网络协议的测试方法 网络协议的验证方法 第一讲 基本概念 一、网络协议：为计算机网络中对等实体进行数据交换而建立的规则、标准或约定的集合。网络协议是由语法、语义和同步（时序关系）三个要素组成： 实体(Entity)是指任何可以发送或接收信息的硬件或软件进程，在大多数情况下，就是一个特定的软件进程。 位于不同系统的同一层次内交互的实体，就构成了对等实体。 所谓“集成化”，就是指协议描述、验证、实现和测试等技术前后衔接，并在同一个开发系统中完成。在以往的协议开发过程中，各个阶段并不互相衔接，各个阶段的研究人员作完自己的事情就不再管别的事情了。协议设计者凭自己的经验和智慧设计出协议，用自然语言进行描述，经过他人审定或模拟之后，就予以公布。其他的人只有在感兴趣时才采用某种方法和理论对协议进行验证。协议实现往往根据自己的环境和要求修改协议，协议实现之后不考虑实现与协议规范是否一致。协议的测试往往由协议实现者自己进行，这实际上是一种程序调试。 所谓“形式化”，就是指用形式描述技术FDT(Formal Description Technique)贯穿协议开发的各个阶段。一种形式化描述语言FDL(Formal Description Language)以一种或多种形式化描述技术为基础，有严格的语法和语义定义，抽象于具体的实现，可以符号执行，可以转换、翻译成程序设计语言。当协议进行形式化描述后，协议的验证、自动实现、测试就可以在一个集成化的协议工程系统中进行了。 协议描述 协议验证与性能分析 协议实现 协议测试 协议维护 五、网络协议与网络应用程序的关系（讨论） 网络协议主要目标是保证网络节点之间传递信息的正确性（包括信息传输顺序、信息格式和信息内容的正确性），一般具有通用的服务功能； 网络应用程序主要目标是基于网络环境实现面向用户的服务内容； 网络协议是网络应用程序的实现基础，网络应用程序调用网络协议提供的通用网络服务； 网络应用程序是网络协议的直接使用者，为用户屏蔽了网络底层的实现细节； 六、目前常见的网络协议 迅雷协议（基于IP、TCP与UDP） 中国移动飞信协议（基于IP、TCP、HTTP与HTTPS） MSN协议（基于IP与TCP ） QQ协议（基于IP、TCP与UDP） 七、目前网络协议设计的特点 基于常用协议栈（TCPIP） 多协议类型综合应用 与具体的应用问题紧密结合 均需解决用户认证、权限与安全问题 八、目前网络协议设计的趋势 处理数据类型多样化（格式化、非格式化） 适用网络类型多样化（移动互联网、物联网） 增强的安全机制（个人隐私的保护） 提供个性化可区分服务 思