协议开发理论与方法.ppt

*协议开发的理论与方法罗军舟东南大学计算机科学与工程系计算机网络*体系结构与协议，协议开发理论和方法：03应用和工程→技术→科学计算机网络：02应用驱动计算机学科发展的一个特征：01*协议研究RoutingQoSMulticastAdmissionControlCongestionControlSwitchingMiddleware………协议发展*TCP/IP是目前盛行的实事上的工业标准；IBMSNA、ISOOSI/RM和DoDTCP/IP等著名体系结构和协议已发挥了不可估量的作用；OSI/RM是协议的指路灯塔；SNA是协议体系结构的开拓者；XTP、VMTP、Delta-t和NETBLT的出现，将使计算机网络进入一个高性能的时代。协议工程*随着网络服务要求的提高，网络系统的复杂性在协议方面体现出空间分布性、并发性、异步性、不稳定性和多样性，高质量的通信协议再也不可能靠工程直觉方法来设计了；协议工程（ProtocolEngineering）用形式化的方法来描述在协议设计和维护中的各个活动，建立一套严格的协议设计方法，使协议开发的整个过程一体化、系统化和形式化，从而保证协议的完整性、正确性、安全性和可移植性。12协议开发主要活动间的关系*形式描述技术FDT的特征*支持自动设计、验证、实现和维护方法。支持实现独立性；支持复杂协议的管理；体系结构、服务和协议的可表达性；支持协议生命期的各环节（描述、验证、实现、一致性测试、……）；支持逐步求精的方法；协议重要特性的可分析性；完整的语法和语义定义；FDT种类*状态变迁模型01有限状态机FSM02通信有限状态机CFSM03Petri网04程序设计语言模型05抽象程序06CCS，CSP07时态逻辑08FDT种类*混合模型（如扩展的FSM）：扩展的FSM过于复杂并且缺乏形式语义，分析功能较弱。进程代数（ProcessAlgebra）：用代数的方法来研究协议，它有一套完善的等价理论，如果与网论相结合，可以用一套完善的分析技术，提供一个结构清晰的模型。进程代数与随机模型相结合（如马尔可夫模型），被应用到协议的性能评价。国际标准FDT－SDL*SDL(SpecificationandDescriptionLanguage)：FSM+extensions1976年由CCITT(ITU)颁布，一种基于扩展状态变迁和抽象数据类型的混合技术，被电信公司广泛用于描述电子分组交换系统，最近已发布了SDL-2000的新版本。国际标准FDT－LOTOS*LOTOS(LanguageOfTemporalOrderingSpecification)：CCS+ADT80年代ISO制订OSI参考模型时发布，1988年确立了最后的国际标准文本。LOTOS提供形式语义，保证描述不存在二义性，便于分析和一致性测试理论的研究。LOTOS有二个组成部分，一部分基于过程代数，另一部分是基于ACTONE的抽象数据类型。FDT的国际标准－Estelle*Estelle(ExtendedStateTransitionModelLanguage)：EFSM+extendedPascal1Estelle也是基于扩展的状态变迁模型，但使用PASCAL语法和数据类型，它有一个形式化的独立于实现的语义。2Estelle标准颁布以后，一直到1994年，Estelle研究小组主要致力工具包的研制，1996年以后，Estelle标准又被改进了50多处，不过直到现在也没有见到Estelle的升级版本。3FDT与UML的结合*近年来UML(UnifiedModelingLanguage)被应用到协议开发中。UML简介UML统一各种面向对象分析和设计方法的差异。1995年10月发布了第一个版本，现在UML2.0已经推出。如今UML已成为一个流行的、标准化的、通用目的面向对象的可视化模型语言，许多大的软件开发组织开始用它进行系统建模。FDT与UML的结合*UML用于协议开发的优势当今的形式化的协议开发技术缺少可视化；不支持协议开发的整个生命周期；而上述两点正是UML的优势所在。UML用于协议开发的不足UML缺少定义复杂通信系统协议的形式化语义，不能直接用它来开发协议，必须给UML增加一些语义功能。FDT与UML相结合—BDL*BDL(BehaviouralDescriptionLanguage)一个能够描