淺析計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議驗(yàn)證技術(shù)

王興華

摘 要 隨著國民經(jīng)濟(jì)的不斷增長，科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新，我國計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)行業(yè)發(fā)展得到了質(zhì)的飛躍。由于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議設(shè)計(jì)開發(fā)的復(fù)雜性在不斷增加，這樣也促使了協(xié)議工程技術(shù)的產(chǎn)生。通信協(xié)議作為現(xiàn)代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)通信以及多機(jī)系統(tǒng)等分布式系統(tǒng)的核心靈魂，是實(shí)現(xiàn)不同實(shí)體相互發(fā)生通信行為的具體規(guī)則和格式。然而，要想充分保障通信協(xié)議的完整性、正確性以及科學(xué)性，相關(guān)工作人員就必須通過合理應(yīng)用驗(yàn)證技術(shù)對其進(jìn)行測試工作。本文將進(jìn)一步對計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議驗(yàn)證技術(shù)展開分析與探討。

關(guān)鍵詞 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)；通信協(xié)議；驗(yàn)證技術(shù)

中圖分類號 TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1674-6708（2017）193-0082-02

當(dāng)前是一個(gè)經(jīng)濟(jì)全球化的時(shí)代，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信發(fā)展要與時(shí)俱進(jìn)，跟上時(shí)代前進(jìn)的腳步。在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議中人們普遍通過使用自然語言對其進(jìn)行描述，自然語言雖然具備了容易理解、方便等優(yōu)點(diǎn)，但是也具有較多的致命缺點(diǎn)。例如，自然語言精確性不高、不夠嚴(yán)格以及存在多義性等，這樣會造成不同人對協(xié)議描述存在完全不同的理解，從而出現(xiàn)錯(cuò)誤通信協(xié)議。而基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和分布式系統(tǒng)的時(shí)代背景下，通信協(xié)議的形式化技術(shù)得到了進(jìn)一步的完善，在不同的形式化技術(shù)中，驗(yàn)證技術(shù)和形式描述是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的重要基礎(chǔ)，直接關(guān)系到協(xié)議的精確性、規(guī)范性以及完整性等。

1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的相關(guān)概述

1.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的定義

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議實(shí)質(zhì)是指不同計(jì)算機(jī)設(shè)備之間在通信過程中必須嚴(yán)格遵循的一些實(shí)現(xiàn)制定好的規(guī)則。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議必須遵循標(biāo)準(zhǔn)化的體系結(jié)構(gòu)，隨著時(shí)間的不斷推移，在當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)通信市場上主要存在的標(biāo)準(zhǔn)體系包括了ISO的標(biāo)準(zhǔn)以及TCP/IP協(xié)議組標(biāo)準(zhǔn)。要想實(shí)現(xiàn)通信功能就必須保證其所有涉及內(nèi)容都要認(rèn)同其中一套用于信息交換的基本規(guī)則[1]。

1.2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的特性

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的特性主要包括了以下幾點(diǎn)內(nèi)容：

1）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的活動性?；顒有栽趨f(xié)議中的體現(xiàn)主要是終止性和進(jìn)展性兩方面內(nèi)容。如果網(wǎng)絡(luò)協(xié)議不存在終止性和進(jìn)展性，那么它就不具備活動性，它們兩者之間是相互并存的。倘若網(wǎng)路協(xié)議的某個(gè)狀態(tài)從初態(tài)不可達(dá)，那么就證明了該協(xié)議是存在一定錯(cuò)誤的。

2）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的安全性。安全性指的是協(xié)議在運(yùn)行過程中容易出現(xiàn)的錯(cuò)誤條件、錯(cuò)誤行動等，這樣會造成活鎖和死鎖安全問題的發(fā)生。例如，當(dāng)發(fā)生死鎖時(shí)，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議各個(gè)部分實(shí)體都會將處于一種等待狀態(tài)，只能等到“某一事件”實(shí)際發(fā)生后才可以實(shí)現(xiàn)下一步的動作。然而，實(shí)際情況是當(dāng)協(xié)議處于該工作狀態(tài)下，這個(gè)事件是不會發(fā)生的。協(xié)議一旦進(jìn)入死鎖的狀態(tài)或者無限死循壞狀態(tài)時(shí)，就不存在其他事件能夠?qū)f(xié)議從中解脫出來。就比如，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議一直循壞執(zhí)行超時(shí)重發(fā)操作指令，但是又一直無法接收到來自對方的確認(rèn)信息。部分人員也把此種形式下的死鎖稱作為活鎖，雖然網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的狀態(tài)還處于變化中，但是又不能完全從死循壞狀態(tài)中解脫出來。

3）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的有界性、完整性以及同步性。工作人員通過利用驗(yàn)證技術(shù)去科學(xué)檢驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中的某些成分或者參數(shù)容量出界；檢驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中是否還存在未處理的問題，以及是否還存在有無非期待的接收等。整個(gè)過程是當(dāng)協(xié)議產(chǎn)生差錯(cuò)后，能否保障協(xié)議在規(guī)定的步驟內(nèi)重新安全返回到穩(wěn)定可靠的狀態(tài)下執(zhí)行。

2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的主要類型

2.1 局域網(wǎng)使用的通信協(xié)議

在局域網(wǎng)中，計(jì)算機(jī)之間使用的通信協(xié)議主要包括了Net-BEUI協(xié)議、IPX/SPX 兼容協(xié)議以及TCP/IP協(xié)議。其中TCP/IP協(xié)議是局域網(wǎng)中應(yīng)用最為廣泛的一種通信協(xié)議，同時(shí)也是Intemet的基礎(chǔ)協(xié)議。它的顯著特征是具有較高的靈活性和適應(yīng)性，能夠有效連接絕大部分的服務(wù)器以及工作站。TCP/IP協(xié)議是通過利用自身的IP地址去有效識別在網(wǎng)絡(luò)上的具體位置和身份的[2]。IP地址的構(gòu)成主要包括了兩個(gè)部分，一個(gè)是網(wǎng)絡(luò)ID，另一個(gè)是節(jié)點(diǎn)ID?；诙嗑W(wǎng)段的環(huán)境下，通過有效對網(wǎng)絡(luò)ID進(jìn)行擴(kuò)展，能夠?qū)崿F(xiàn)子網(wǎng)掩碼對子網(wǎng)的科學(xué)管理工作。在TCP/IP協(xié)議中網(wǎng)關(guān)被人們主要用來連接異種網(wǎng)絡(luò)的設(shè)置，其擔(dān)任了一個(gè)翻譯者的身份，能夠正確對各種通信協(xié)議進(jìn)行翻譯工作，從而保障不同協(xié)議下的兩種網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行互相

通信。

2.2 廣域網(wǎng)使用的通信協(xié)議

被人們普遍用于廣域網(wǎng)的通信協(xié)議多種，主要包括了高級數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)、點(diǎn)到點(diǎn)協(xié)議以及數(shù)字用戶線等協(xié)議。廣域網(wǎng)協(xié)議實(shí)質(zhì)是指在OSI參考模型的最下面三層操作，明確定義了基于不同廣域網(wǎng)介質(zhì)上的通信。

2.3 路由器選擇協(xié)議

路由器選擇協(xié)議作為網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，它主要負(fù)責(zé)的工作內(nèi)容是路徑選擇和交換。人們將路由器選擇協(xié)議具體分為了兩種，一種是內(nèi)部路由協(xié)議（自治系統(tǒng)內(nèi)部交換路由信息的路由協(xié)議），另一種則是外部路由協(xié)議（基于連接兩個(gè)或兩個(gè)以上自治系統(tǒng)的路由協(xié)議）。

3 驗(yàn)證技術(shù)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議中的主要應(yīng)用

3.1 Ping程序在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中的應(yīng)用

Ping程序主要被技術(shù)人員用來檢測一幀數(shù)據(jù)從當(dāng)前計(jì)算機(jī)傳送到另一個(gè)計(jì)算機(jī)所要花費(fèi)的時(shí)間。如果計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在運(yùn)行過程中發(fā)生故障時(shí)，技術(shù)人員通過使用這個(gè)程序能夠高效判斷出故障的發(fā)生具體原因，如果在執(zhí)行Ping程序時(shí)出現(xiàn)不成功狀態(tài)，就表明了預(yù)測故障出現(xiàn)在以下幾個(gè)

方面：

1）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是否處于連通狀態(tài)；

2）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)適配器是否正確；

3）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)IP地址是否能夠正常使用等。如果能夠成功執(zhí)行Ping程序，但是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)還是無法正常使用，那么故障源可能就是出現(xiàn)在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的軟件配置上。成功執(zhí)行Ping程序只能夠保障當(dāng)前主機(jī)與目標(biāo)主機(jī)存在一條連通的物理路徑，可以為其提供眾多參數(shù)。例如，-n能夠完全依靠自己去確定向目標(biāo)主機(jī)發(fā)生數(shù)據(jù)幀數(shù)、-t能夠應(yīng)用當(dāng)前主機(jī)持續(xù)向目標(biāo)主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，直到使用ctel-c完全中斷[3]。

3.2 基于有限狀態(tài)自動機(jī)模型的協(xié)議驗(yàn)證與分析

有限狀態(tài)自動機(jī)FSM作為當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)市場上極為重要的一種形式描述技術(shù)，它的優(yōu)勢在于具有很強(qiáng)的直觀性，能夠有效實(shí)現(xiàn)與多種形式方法的轉(zhuǎn)換和組合，同時(shí)還容易自動實(shí)現(xiàn)?；贔SM描述的協(xié)議驗(yàn)證能夠通過構(gòu)造可達(dá)樹來實(shí)現(xiàn)。首先從初期狀態(tài)出發(fā)，清晰列舉出所有存在可能的轉(zhuǎn)移，各個(gè)轉(zhuǎn)移都會產(chǎn)生一個(gè)嶄新的狀態(tài)空間。然后，在這個(gè)葉節(jié)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，會持續(xù)長出新的葉節(jié)點(diǎn)，直到最后不會長出新的葉節(jié)點(diǎn)。在此可達(dá)樹上，不同的節(jié)點(diǎn)分別代表了某一特定時(shí)刻的全局狀態(tài)矩陣，其動態(tài)地充分體現(xiàn)了兩個(gè)或者兩個(gè)以上協(xié)議實(shí)體或者進(jìn)程的交互活動。

3.3 基于時(shí)序邏輯的協(xié)議描述與驗(yàn)證

當(dāng)前存在的時(shí)序邏輯種類有很多，它們隨時(shí)間結(jié)構(gòu)的不同，那么算子的選擇與會出現(xiàn)一定的差異。時(shí)序邏輯在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議驗(yàn)證中的應(yīng)用已經(jīng)較為成熟，它具有很高的數(shù)學(xué)抽象能力，主要注重于通過定義系統(tǒng)外部能夠所見的行為事件描述系統(tǒng)。也就是直接去描述系統(tǒng)的輸入/輸出行為，不會過多關(guān)注到協(xié)議實(shí)體的內(nèi)部發(fā)生變化，被人們廣泛應(yīng)用在對網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議各種性質(zhì)的分析驗(yàn)證工作上。

4 結(jié)論

綜上所述，工作人員為了保障計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的完整性、正確性以及規(guī)范性，相關(guān)必須通過高效應(yīng)用各種驗(yàn)證技術(shù)對其進(jìn)行檢驗(yàn)測試工作，這樣才能夠促使網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議更好的服務(wù)于廣大計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)用戶，不斷提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量和效率。

參考文獻(xiàn)

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