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1、第23卷第2期佳木斯大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)Vol.23No.22005年04月JournalofJiamusiUniversity(NaturalScienceEdition)Apr.2005文章編號(hào):1008-1402(2005)02-0204-05TCP/IP協(xié)議中IP協(xié)議的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)12李興霞,李興家(1.佳木斯大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院,黑龍江佳木斯154007;2.黑龍江農(nóng)墾通信公司紅興隆分公司,黑龍江寶清155610)摘要:簡(jiǎn)要介紹了網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的基本設(shè)計(jì)方法,并利
2、用該協(xié)議設(shè)計(jì)思想,結(jié)合TCP/IP協(xié)議的基本原理,借鑒Berkeley聯(lián)網(wǎng)程序代碼,在VC軟件開發(fā)環(huán)境下編程實(shí)現(xiàn)IP協(xié)議的基本處理功能.并且從協(xié)議設(shè)計(jì)的角度描述了IP協(xié)議模擬實(shí)現(xiàn)的細(xì)節(jié),討論了IP協(xié)議的執(zhí)行效率、安全性、可靠性等方面的問(wèn)題.關(guān)鍵詞:網(wǎng)絡(luò)互連協(xié)議;TCP/IP協(xié)議簇;計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中圖分類號(hào):TN915.04文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A0引言當(dāng)今世界,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用已遍及幾乎人類活動(dòng)的一切領(lǐng)域,這一切網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用實(shí)現(xiàn)的核心就是網(wǎng)絡(luò)協(xié)議.網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是一種支撐軟件,是整個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ).它的
3、設(shè)計(jì)要遵循一定的方法,一般可以分3大部分來(lái)考慮,即協(xié)議結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、協(xié)議機(jī)制設(shè)計(jì)和協(xié)議元素設(shè)計(jì).目前網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的種類很多,TCP/IP協(xié)議是實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、使用范圍廣,是目前事實(shí)上的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn).它是一組協(xié)議簇(Internetprotocolsuite),是一組不同層次上的多個(gè)協(xié)議的組合,IP是其中最為核心的協(xié)議.本文按照網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的設(shè)計(jì)方法,結(jié)合TCP/IP協(xié)議基本原理,編程模擬實(shí)現(xiàn)IP層協(xié)議處理的基本功能.主要借鑒伯克利(Berkeley)聯(lián)網(wǎng)程序代碼,利用其mbuf結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)思想,屏蔽底層的實(shí)現(xiàn),在Visua
4、lC++環(huán)境下,用MFC的socket類來(lái)模擬實(shí)現(xiàn)底層的發(fā)送接收功能;上層報(bào)文的來(lái)源直接用窗口界面來(lái)模擬實(shí)現(xiàn),然后調(diào)用IP層的函數(shù)對(duì)報(bào)文進(jìn)行相應(yīng)的處理.1網(wǎng)絡(luò)協(xié)議設(shè)計(jì)基礎(chǔ)協(xié)議設(shè)計(jì)首先要從協(xié)議的分析入手,包括協(xié)議環(huán)境分析和協(xié)議功能分析.協(xié)議環(huán)境分析主要是完成對(duì)連接管理、廣播與組播、服務(wù)認(rèn)可方式、通信方式、數(shù)據(jù)格式和服務(wù)質(zhì)量要求等方面的分析統(tǒng)計(jì);協(xié)議功能分析就是明確協(xié)議應(yīng)該具有的功能,如連接控制管理、數(shù)據(jù)安全性與可靠性、路由選擇和流量統(tǒng)計(jì)等.通過(guò)對(duì)協(xié)議環(huán)境和協(xié)議功能的分析,一個(gè)特定協(xié)議應(yīng)該具有哪些功能已經(jīng)基本
5、明確,接下來(lái)的任務(wù)就是設(shè)計(jì)這個(gè)特定協(xié)議.協(xié)議設(shè)計(jì)主要解決如何實(shí)現(xiàn)協(xié)議功能,包括采用什么方法、設(shè)計(jì)多少服務(wù)原語(yǔ)、PDU的格式是怎樣的、協(xié)議采用怎樣的結(jié)構(gòu)等.協(xié)議設(shè)計(jì)可以分成3大部分來(lái)考慮,即協(xié)議結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、協(xié)議機(jī)制設(shè)計(jì)和協(xié)議元素設(shè)計(jì).1.1協(xié)議結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與設(shè)計(jì)其它軟件系統(tǒng)一樣,在設(shè)計(jì)協(xié)議時(shí),先要設(shè)計(jì)好協(xié)議的結(jié)構(gòu),然后再設(shè)計(jì)協(xié)議的內(nèi)容.協(xié)議的結(jié)[1]構(gòu)可以從3個(gè)方面來(lái)考慮:分層,分階段,分類.協(xié)議分層是指把n層協(xié)議再分成兩個(gè)或多個(gè)子層,然后再分層設(shè)計(jì).分層的原則是,與用戶接口的協(xié)收稿日期:2005-01-14作
6、者簡(jiǎn)介:李興霞(1974),女,黑龍江寶清人,佳木斯大學(xué)應(yīng)用技術(shù)學(xué)院助教.第2期李興霞,等:TCP/IP協(xié)議中IP協(xié)議的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)205議實(shí)體和與下層通道接口的協(xié)議實(shí)體在功能上相互獨(dú)立,而且各自的功能都比較復(fù)雜.通過(guò)劃分子層,可以使復(fù)雜協(xié)議的結(jié)構(gòu)變得清晰,有利于協(xié)議的設(shè)計(jì)、驗(yàn)證、實(shí)現(xiàn)和測(cè)試.協(xié)議分階段是指把n層協(xié)議分成多個(gè)運(yùn)行階段,每個(gè)階段只需要部分協(xié)議功能在工作.協(xié)議分階段同樣有利于協(xié)議的設(shè)計(jì)、驗(yàn)證、實(shí)現(xiàn)和測(cè)試.協(xié)議分階段的依據(jù)是協(xié)議的運(yùn)行過(guò)程具有明顯的階段性.協(xié)議分類是指當(dāng)n層協(xié)議需要滿足不同用戶要求或
7、需要適應(yīng)不同的下層通道時(shí),把n層協(xié)議分成不同的類別,每類協(xié)議只適用于一定用戶和一定通道.協(xié)議分類可以起到簡(jiǎn)化協(xié)議的作用.1.2協(xié)議機(jī)制設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)協(xié)議機(jī)制就是設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)協(xié)議功能的方法、策略、算法等.由于協(xié)議功能多種多樣,不可能有統(tǒng)一的方法或算法來(lái)實(shí)現(xiàn)這些功能,因而協(xié)議機(jī)制的設(shè)計(jì)也不可能有統(tǒng)一的方法.1.3協(xié)議元素設(shè)計(jì)一般來(lái)說(shuō),協(xié)議由六種元素組成,這六種元素是:服務(wù)原語(yǔ)和服務(wù)原語(yǔ)時(shí)序;協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PDU)和PDU交換時(shí)序;協(xié)議狀態(tài);協(xié)議事件;協(xié)議變量;協(xié)議動(dòng)作和謂詞.2IP協(xié)議的程序?qū)崿F(xiàn)2.1說(shuō)明基于I
8、P協(xié)議的模擬實(shí)現(xiàn)程序是以伯克利(Berkeley)聯(lián)網(wǎng)程序代碼為基礎(chǔ)的,主要利用其mbuf結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)思想,屏蔽掉底層的實(shí)現(xiàn),直接用MFC的socket類來(lái)模擬實(shí)現(xiàn)底層的發(fā)送接收功能;上層報(bào)文直接用[2]窗口界面來(lái)模擬實(shí)現(xiàn),然后用IP層的函數(shù)對(duì)報(bào)文進(jìn)行相應(yīng)的處理.2.2總體框架程序的初始界面如圖1所示:圖1IP模擬程序初始界面模擬程序的實(shí)現(xiàn)過(guò)程大致分如下步驟:1)客戶端和服務(wù)器端的建立如圖1所示,在!連接處理?
