协议开发理论与方法.ppt
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1、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 ,2,计算机网络,计算机学科发展的一个特征: 应用驱动 计算机网络: 应用和工程技术科学 理论和方法: 体系结构与协议,协议开发,3,协议研究,Routing QoS Multicast Admission Control & Congestion Control Switching Middleware ,4,协议发展,IBM SNA、ISO OSI/RM和DoD TCP/IP等著名体系结构和协议已发挥了不可估量的作用; SNA是协议体系结构的开拓者; OSI/RM是协议的指路灯塔; TCP/IP是目前盛行的实事上的工业标准; XTP
2、、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。,5,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(Protocol Engineering)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。,6,协议开发主要活动间的关系,7,完整的语法和语义定义; 体系结构、服务和协议的可表达性; 协议重要特性的可分析性; 支持
3、复杂协议的管理; 支持逐步求精的方法; 支持实现独立性; 支持协议生命期的各环节(描述、验证、实现、一致性测试、); 支持自动设计、验证、实现和维护方法。,形式描述技术FDT的特征,8,状态变迁模型 有限状态机FSM 通信有限状态机CFSM Petri网 程序设计语言模型 抽象程序 CCS,CSP 时态逻辑,FDT种类,9,进程代数(Process Algebra):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。 混合模型(如扩展的FSM):扩展的FSM过于
4、复杂并且缺乏形式语义,分析功能较弱。,FDT种类,10,国际标准 FDTSDL,SDL (Specification and Description Language):FSM + extensions 1976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 。,11,国际标准 FDT LOTOS,LOTOS (Language Of Temporal Ordering Specification):CCS+ADT 80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
5、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ACT ONE的抽象数据类型。,12,FDT的国际标准Estelle,Estelle(Extended State Transition Model Language):EFSM + extended Pascal Estelle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。 Estelle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
6、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。,13,FDT与UML的结合,近年来UML (Unified Modeling Language) 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。,14,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
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