淺析計算機網絡通信協議驗證技術

王興華

摘 要 隨著國民經濟的不斷增長，科學技術的不斷創新，我國計算機網絡行業發展得到了質的飛躍。由于計算機網絡通信協議設計開發的復雜性在不斷增加，這樣也促使了協議工程技術的產生。通信協議作為現代計算機網絡、數據通信以及多機系統等分布式系統的核心靈魂，是實現不同實體相互發生通信行為的具體規則和格式。然而，要想充分保障通信協議的完整性、正確性以及科學性，相關工作人員就必須通過合理應用驗證技術對其進行測試工作。本文將進一步對計算機網絡通信協議驗證技術展開分析與探討。

關鍵詞 計算機網絡；通信協議；驗證技術

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

當前是一個經濟全球化的時代，計算機網絡通信發展要與時俱進，跟上時代前進的腳步。在傳統網絡通信協議中人們普遍通過使用自然語言對其進行描述，自然語言雖然具備了容易理解、方便等優點，但是也具有較多的致命缺點。例如，自然語言精確性不高、不夠嚴格以及存在多義性等，這樣會造成不同人對協議描述存在完全不同的理解，從而出現錯誤通信協議。而基于計算機網絡和分布式系統的時代背景下，通信協議的形式化技術得到了進一步的完善，在不同的形式化技術中，驗證技術和形式描述是整個網絡通信協議設計與實現的重要基礎，直接關系到協議的精確性、規范性以及完整性等。

1 計算機網絡通信協議的相關概述

1.1 計算機網絡協議的定義

計算機網絡協議實質是指不同計算機設備之間在通信過程中必須嚴格遵循的一些實現制定好的規則。網絡協議必須遵循標準化的體系結構，隨著時間的不斷推移，在當前網絡通信市場上主要存在的標準體系包括了ISO的標準以及TCP/IP協議組標準。要想實現通信功能就必須保證其所有涉及內容都要認同其中一套用于信息交換的基本規則[1]。

1.2 計算機網絡協議的特性

計算機網絡協議的特性主要包括了以下幾點內容：

1）計算機網絡協議的活動性。活動性在協議中的體現主要是終止性和進展性兩方面內容。如果網絡協議不存在終止性和進展性，那么它就不具備活動性，它們兩者之間是相互并存的。倘若網路協議的某個狀態從初態不可達，那么就證明了該協議是存在一定錯誤的。

2）計算機網絡協議的安全性。安全性指的是協議在運行過程中容易出現的錯誤條件、錯誤行動等，這樣會造成活鎖和死鎖安全問題的發生。例如，當發生死鎖時，網絡協議各個部分實體都會將處于一種等待狀態，只能等到“某一事件”實際發生后才可以實現下一步的動作。然而，實際情況是當協議處于該工作狀態下，這個事件是不會發生的。協議一旦進入死鎖的狀態或者無限死循壞狀態時，就不存在其他事件能夠將協議從中解脫出來。就比如，網絡協議一直循壞執行超時重發操作指令，但是又一直無法接收到來自對方的確認信息。部分人員也把此種形式下的死鎖稱作為活鎖，雖然網絡協議的狀態還處于變化中，但是又不能完全從死循壞狀態中解脫出來。

3）計算機網絡協議的有界性、完整性以及同步性。工作人員通過利用驗證技術去科學檢驗網絡協議中的某些成分或者參數容量出界；檢驗網絡協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。整個過程是當協議產生差錯后，能否保障協議在規定的步驟內重新安全返回到穩定可靠的狀態下執行。

2 計算機網絡通信協議的主要類型

2.1 局域網使用的通信協議

在局域網中，計算機之間使用的通信協議主要包括了Net-BEUI協議、IPX/SPX 兼容協議以及TCP/IP協議。其中TCP/IP協議是局域網中應用最為廣泛的一種通信協議，同時也是Intemet的基礎協議。它的顯著特征是具有較高的靈活性和適應性，能夠有效連接絕大部分的服務器以及工作站。TCP/IP協議是通過利用自身的IP地址去有效識別在網絡上的具體位置和身份的[2]。IP地址的構成主要包括了兩個部分，一個是網絡ID，另一個是節點ID。基于多網段的環境下，通過有效對網絡ID進行擴展，能夠實現子網掩碼對子網的科學管理工作。在TCP/IP協議中網關被人們主要用來連接異種網絡的設置，其擔任了一個翻譯者的身份，能夠正確對各種通信協議進行翻譯工作，從而保障不同協議下的兩種網絡之間進行互相

通信。

2.2 廣域網使用的通信協議

被人們普遍用于廣域網的通信協議多種，主要包括了高級數據鏈路控制協議、數字數據網、點到點協議以及數字用戶線等協議。廣域網協議實質是指在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介質上的通信。

2.3 路由器選擇協議

路由器選擇協議作為網絡層協議，它主要負責的工作內容是路徑選擇和交換。人們將路由器選擇協議具體分為了兩種，一種是內部路由協議（自治系統內部交換路由信息的路由協議），另一種則是外部路由協議（基于連接兩個或兩個以上自治系統的路由協議）。

3 驗證技術在計算機網絡通信協議中的主要應用

3.1 Ping程序在網絡協議中的應用

Ping程序主要被技術人員用來檢測一幀數據從當前計算機傳送到另一個計算機所要花費的時間。如果計算機網絡在運行過程中發生故障時，技術人員通過使用這個程序能夠高效判斷出故障的發生具體原因，如果在執行Ping程序時出現不成功狀態，就表明了預測故障出現在以下幾個

方面：

1）計算機網絡是否處于連通狀態；

2）計算機網絡適配器是否正確；

3）計算機網絡IP地址是否能夠正常使用等。如果能夠成功執行Ping程序，但是計算機網絡還是無法正常使用，那么故障源可能就是出現在計算機網絡系統的軟件配置上。成功執行Ping程序只能夠保障當前主機與目標主機存在一條連通的物理路徑，可以為其提供眾多參數。例如，-n能夠完全依靠自己去確定向目標主機發生數據幀數、-t能夠應用當前主機持續向目標主機發送數據，直到使用ctel-c完全中斷[3]。

3.2 基于有限狀態自動機模型的協議驗證與分析

有限狀態自動機FSM作為當前網絡市場上極為重要的一種形式描述技術，它的優勢在于具有很強的直觀性，能夠有效實現與多種形式方法的轉換和組合，同時還容易自動實現。基于FSM描述的協議驗證能夠通過構造可達樹來實現。首先從初期狀態出發，清晰列舉出所有存在可能的轉移，各個轉移都會產生一個嶄新的狀態空間。然后，在這個葉節點的基礎上，會持續長出新的葉節點，直到最后不會長出新的葉節點。在此可達樹上，不同的節點分別代表了某一特定時刻的全局狀態矩陣，其動態地充分體現了兩個或者兩個以上協議實體或者進程的交互活動。

3.3 基于時序邏輯的協議描述與驗證

當前存在的時序邏輯種類有很多，它們隨時間結構的不同，那么算子的選擇與會出現一定的差異。時序邏輯在網絡協議驗證中的應用已經較為成熟，它具有很高的數學抽象能力，主要注重于通過定義系統外部能夠所見的行為事件描述系統。也就是直接去描述系統的輸入/輸出行為，不會過多關注到協議實體的內部發生變化，被人們廣泛應用在對網絡通信協議各種性質的分析驗證工作上。

4 結論

綜上所述，工作人員為了保障計算機網絡通信協議的完整性、正確性以及規范性，相關必須通過高效應用各種驗證技術對其進行檢驗測試工作，這樣才能夠促使網絡通信協議更好的服務于廣大計算機網絡用戶，不斷提高計算機系統的運行質量和效率。

參考文獻

[1]彭勃.計算機網絡通信協議驗證技術的研究[J].信息系統及應用，2013（50）：36-38.

[2]芳基.于通信順序進程的計算機網絡通信協議形式化描述川.信息系統工程，2016（2）：121-123.

[3]石全民，何輝.網絡安全協議在計算機通信技術當中的作用與意義[J].中國建材科技，2015（4）：74-78.