協議開發的通信網絡論文范文

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一、SDL

SDL產生于1976年，是由ITU-T發展的一種FDT，它是一種基于有限狀態機建立的數學模型，用于事件驅動、實時和通信系統的描述語言。其形式化方法主要是作為對開發結果進行驗證、測試的基礎，為設計和應用人員提供交流的途徑，進而為開發者提供一種分析、設計的方法。SDL著重從全局的視角來對系統結構進行描述，對系統中哪些是由子系統構成，各子系統之間如何相互作用等進行描述，進而遞歸式的對各子系統功能和結構進行描述。SDL分為圖形和文本兩種形式，對系統功能進行說明，并對系統內部結構行為進行描述。純文本表示更容易被計算機處理；而圖形表示則更直觀，利于進行可視化建模。SDL對一種層次結構來進行描述說明，其結構和功能并明確劃分，功能塊之間通過信道相連；同時，各個功能塊還可以分為子功能塊或進程。SDL對一些基本數據類型和操作以及對構造新的類型進行了定義，因此可以用于系統設計和實現。對SDL的優缺點而言，SDL能夠通過全局視角，遞歸式的對各子系統功能及結構進行描述，并對硬件系統和其他各種人造或非人造系統進行描述。與此同時，SDL也具有一定的缺點，例如，SDL不適用于對需要大量進程的緊密協作，不能對并行處理和應用進行很好的處理；不能適應所有類型的實時系統等。

二、LOTOS

LOTOS產生于1989年，是用于詳細說明和通信系統的描述技術標準形式，適應協議工程、分布處理及并行處理技術的要求，進而形成的規范語言，充分引入抽象的數據類型，對進程行為及交互作用進行描述。LOTOS主要是針對分布式的開放系統規范，尤其對開放式系統連接計算機網絡架構的服務與協定，進行形式化的技術描述。LOTOS被用來對系統中事件發生順序來建立運作模式，通過衍生自過程的運作模式和引入抽象數據形態結構來分析，提供對特定抽象數據形態的對等描述。LOTOS中的一個系統可以當做多個相互通信的進程；同時，這些進程又可以由多個子進程構成，進行一個規范的層次結構。一個進程通過門徑和內部行為的時序關系來進行交互和定義；兩個進程通過一個門徑，可以對數值進行匹配，行程三種交互作用，這種進程行為為表達式描述。

三、ESTELLE

ESTELLE開始于1981年，由ISO發起，在1989年被批準為國際ISO標準，能夠實現完整、一致、簡練的描述分布，并對信息進行處理。ESTELLE使用的是Pascal語法和數據類型，基于擴展的通信有限狀態機理論，在事件驅動行為建模中進行數據處理方面，能夠準確描述并信息系統，因此，特別適合用于通信協議。ESTELLE是有許多相互通信的模塊分層構成的系統，在每一級別中可以有多個模塊，同時，每個模塊和子模塊中，都能通過通道以異步方式或凄然模塊進行通信，而通道則是在兩個實體之間相互傳送的結構化雙向路由。其本元素為模塊，由模塊頭和模塊體組成。其中，模塊頭被定義為外部交互點和輸出變量。模塊體則被定義為三個部分，即初始化部分，說明部分和躍遷部分。根據模塊中是否包含狀態變遷，可以分為三種類型，即活躍模塊。目前，在ESTELLE中，已經開發看多個用于設計、調試、測試的工具，形成了一套完整的ESTELLE開發工具套。ESTELLE與SDL的擴展基本一致，但在某些概念上有所不同，ESTELLE擴展主要體現在：用變量和變量型的表示狀態空間不一樣；所用參數表示交互的方式不一樣；操作與變遷相聯系的方式也不一樣。ESTELLE大部分主要集中在對ISO的應用協議進行描述。

四、Petri網

Petri網是在1962年，德國的CarlAdamPetri的博士論文中提出，是使用網狀結構模擬通信系統，研究信息系統及其相互關系的數學模型，用于并發和分布系統行為描述的建模技術，目前，Petri網還沒有明確的國際標準，但已經在分布式系統和通信協議的相關驗證機性能分析反面得到了廣泛應用。PN是對某一個系統狀態及變化所提供的圖形表達方式，通過可視描述功能，能夠對模擬系統的動態和活動行為進行標記。一組通信實體能夠被描述為單一的或相互通信的Petri網模型，由位置和躍遷表示通道實現，網絡的動態特征，例如控制和數據流等由標記進行分布描述。為了適應不同協議的需求，Petri模型逐漸擴展到多個模型系統。近年來，Petri網技術得到了極大發展，各種網系統被開發，例如，條件/事件網，變遷網，有色網等，這些網絡協同的開發對復雜系統的建模能力實現了很大的擴展作用。Petri網對系統結構能夠較好的描述，對系統中并發、同步、沖突及順序等關系，可以用圖形等來表示組合模型，更具有直觀、易懂和易用的優勢。Petri網具有嚴格定義的數學對象，具備完善的數學理論為基礎。Petri網作為系統建模的工具，在系統設計和分析中，著眼于系統發生的變化，以及變化發生的條件和影響。因此，從組織結構的角度來看，其模擬系統不涉及系統所依賴的物理和化學原理；精確描述系統中事件的依賴關系與不依賴關系，這是事件之間的客觀存在，也不依賴與觀察的關系；Petri網還具有與應用環境無關的動態行為，作為可獨立的研究對象，且Petri網可以在具有不同應用領域中得到不同的解釋，進而起到溝通不同領域間橋梁的作用和效果。

五、結束語

形式化方法被用于描述復雜的系統，對通信系統的描述、實現和測試均變得十分容易，對此，在通信網絡協議的開發設計中，就應該積極采用一些形式化的方法，在網絡協議開發和使用效率及降低開發成本上做出貢獻。綜上所述，通過對形式化方法在建模、驗證及性能分析方面的比較，在對某些性質或協議工程的某些階段的工作的秒速比較好，而在其他階段和方面則表現出一些缺陷。例如，SDL在分析技術方面較為缺乏，LOTOS對于所描述的協議抽象性級別比較高，Petri網則在復雜語義和時序方面進行擴展的描述到具體實現的差距較大。由此可見，通信網絡協議開發的形式化方法多有不同，尚沒有一個完全泛用型的方法。因此，在對通信網絡協議進行開發時就要在關鍵過程中引入形式化方法。

作者：李新宇單位：中國電子科技集團公司第七研究所