第2章网络协议分析

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1、华北电力大学 第第1 1章章 概述概述 第第2 2章章 网络协议分析网络协议分析 第第3 3章章 网络协议设计技术网络协议设计技术 第第4 4章章 网络协议形式化描述网络协议形式化描述 第第5 5章章 网络协议验证技术网络协议验证技术 第第6 6章章 网络协议综合与实现网络协议综合与实现 第第7 7章章 网络协议一致性测试技术网络协议一致性测试技术 课程主要内容课程主要内容华北电力大学 协议分析包括两大部分协议分析包括两大部分 协议环境分析协议环境分析 协议功能分析协议功能分析 不管是设计开发一个新的协议，还是设计实不管是设计开发一个新的协议，还是设计实现一个具体协议，都需要从协议的环境分析入

2、手，现一个具体协议，都需要从协议的环境分析入手，只有了解了协议的环境，才能明确协议的功能，只有了解了协议的环境，才能明确协议的功能，协议设计才能进行。协议设计才能进行。协议分析协议分析华北电力大学 2.1 2.1 协议环境协议环境2.2 2.2 协议环境分析协议环境分析2.3 2.3 协议功能分析协议功能分析第第2 2章章 网络协议分析网络协议分析华北电力大学 2.1.1 2.1.1 系统相互作用及协议系统相互作用及协议2.1.2 n2.1.2 n层协议模型层协议模型2.1.3 2.1.3 协议环境协议环境2.1 2.1 协议环境协议环境华北电力大学 2.1.1 2.1.1 系统相互作用及协议

3、系统相互作用及协议1 1、分层嵌套系统模型、分层嵌套系统模型 计算机网络以及分布计算机系统可抽象成一个分计算机网络以及分布计算机系统可抽象成一个分层嵌套的系统模型。层嵌套的系统模型。 第第n n层的全局系统由多个分布的局部系统组成，而层的全局系统由多个分布的局部系统组成，而这些局部系统由一个或多个信道系统耦合起来。这些局部系统由一个或多个信道系统耦合起来。 （n n）层的各个局部系统以及信道系统本身又可看）层的各个局部系统以及信道系统本身又可看做做(n-1)(n-1)层的全局系统。层的全局系统。2.1 2.1 协议环境协议环境华北电力大学 分层嵌套系统模型分层嵌套系统模型华北电力大学 局部系统

4、局部系统 主机、进程或任务、程序模块、外设、部件、主机、进程或任务、程序模块、外设、部件、OSIOSI模型模型中的实体或协议机等都可以作为局部系统。中的实体或协议机等都可以作为局部系统。 通道系统通道系统 网络及其应用网络及其应用 全局系统全局系统 由通道系统耦合起来的各个局部系统在协议支持下协由通道系统耦合起来的各个局部系统在协议支持下协同工作而形成全局系统。全局系统的行为是局部系统同工作而形成全局系统。全局系统的行为是局部系统和通道系统全体行为的总和。和通道系统全体行为的总和。 外部环境外部环境 N N层全局系统构成层全局系统构成(n-1)(n-1)层的外部环境。观察作用点是层的外部环境。

5、观察作用点是全局系统和外部环境的接口。全局系统和外部环境的接口。1 1 、分层嵌套系统模型、分层嵌套系统模型华北电力大学 在在n n层全局系统内存在多种系统之间的相互作用层全局系统内存在多种系统之间的相互作用（交互作用），即：（交互作用），即： 局部系统与通道系统之间的相互作用局部系统与通道系统之间的相互作用 局部系统之间的相互作用局部系统之间的相互作用 全局系统与外部环境之间的相互作用全局系统与外部环境之间的相互作用 在在n n层内，系统相互作用按照确定规则进行，这层内，系统相互作用按照确定规则进行，这些系统作用规则的总和构成些系统作用规则的总和构成n n层协议。层协议。 n n层全局系统行

6、为完全受层全局系统行为完全受n n层协议制约。层协议制约。2 2 、系统的相互作用、系统的相互作用华北电力大学 局部系统是系统相互作用的主角，其活动由事局部系统是系统相互作用的主角，其活动由事件驱动，分为：件驱动，分为： 内部事件：内部事件： 局部系统内部产生的事件，如局部系统内部产生的事件，如时钟超时时钟超时。 外部事件：外部事件： 局部系统外部产生的事件，可能由外部环境引起（如局部系统外部产生的事件，可能由外部环境引起（如收到一个服务请求收到一个服务请求）；）； 可能由通道系统产生（如可能由通道系统产生（如收到一个报文收到一个报文、通道系统故、通道系统故障）；障）； 可能由其它原因引起（如

7、网络管理员的干预等）。可能由其它原因引起（如网络管理员的干预等）。注：局部系统的活动按协议规定执行，局部系统也注：局部系统的活动按协议规定执行，局部系统也称为协议机。称为协议机。3 3、 事件与活动事件与活动华北电力大学 基于上述系统相互作用的概念，给协议下的定基于上述系统相互作用的概念，给协议下的定义如下：义如下： 定义：对于定义：对于n n层全局系统，局部系统之间相互作层全局系统，局部系统之间相互作用的规则以及它们与外部环境和通道系统相互用的规则以及它们与外部环境和通道系统相互作用的规则的总和就是作用的规则的总和就是n n层协议。层协议。4 4、协议与协议的描述、协议与协议的描述华北电力大

8、学 协议必须以某种方式（文字的、图形的）描述，协议必须以某种方式（文字的、图形的）描述， 协议的描述至少应包括以下内容：协议的描述至少应包括以下内容： （1 1） 局部系统之间交换的报文的确切定义局部系统之间交换的报文的确切定义 （2 2） 各局部系统在一个事件产生时进行什么样的活各局部系统在一个事件产生时进行什么样的活动。动。 （3 3）各局部系统怎样通过观察作用点使用通道系统提）各局部系统怎样通过观察作用点使用通道系统提供的服务。供的服务。 （4 4） 各局部系统怎样通过观察作用点向外部环境提各局部系统怎样通过观察作用点向外部环境提供服务供服务4 4、 协议与协议的描述协议与协议的描述华北

9、电力大学 2.1.1 2.1.1 系统相互作用及协议系统相互作用及协议2.1.2 n2.1.2 n层协议模型层协议模型2.1.3 2.1.3 协议环境协议环境2.1 2.1 协议环境协议环境华北电力大学 2.1 2.1 协议环境协议环境(n+1) 实体实体(n) 实体实体(n+1) 实体实体(n) 实体实体(n) 协议协议提供提供(n-1)服务服务提供提供(n)服务服务(n) 服务用户服务用户(n) 服务提供者服务提供者通过通过(n-1)连接进行通信连接进行通信(n + 1) 层层(n - 1) 层层(n) 层层nSAP(n-1)SAPnSAP(n-1)SAP(n-1)SPs(n-1)SPs(

10、n)SPs(n)SPs(n)PDUs在在OSI中，实体中，实体(entity)表示任何可以发送和接表示任何可以发送和接收信息的硬件或软件进收信息的硬件或软件进程。在许多情况下，实程。在许多情况下，实体就是一个特定的模块。体就是一个特定的模块。 两个两个(n)实体在实体在(n)协议的控制下的协议的控制下的通信，使通信，使(n)层能层能够向上一层够向上一层(n+1)提供服务。这种提供服务。这种服务就是服务就是(n)服务。服务。 接受接受(n)服务的是服务的是上一层实体，即上一层实体，即(n+1)实体。它们实体。它们也称为也称为(n)用户或用户或更严格些是更严格些是(n)服服务用户。务用户。 2.1

11、.2 n 2.1.2 n 层协议模型层协议模型华北电力大学 (n+1) 实体实体(n) 实体实体(n+1) 实体实体(n) 实体实体(n) 协议协议提供提供(n-1)服务服务提供提供(n)服务服务(n) 服务用户服务用户(n) 服务提供者服务提供者通过通过(n-1)连接进行通信连接进行通信(n + 1) 层层(n - 1) 层层(n) 层层nSAP(n-1)SAPnSAP(n-1)SAP(n-1)SPs(n-1)SPs(n)SPs(n)SPs(n)PDUs一个一个(n)实体向上一层所提供的服务由实体向上一层所提供的服务由以下三部分构成：以下三部分构成： (1)(n)实体自己提供的某些功能。实体