馮 毅

（天津商務(wù)職業(yè)學(xué)院，天津 300221）

0 引言

網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是較抽象的概念，在網(wǎng)絡(luò)的整個(gè)發(fā)展過程中屬于重要的體系集合。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的完全理解及掌握對(duì)于管理者而言是存在較大困難的。因此，構(gòu)建實(shí)現(xiàn)一個(gè)完善的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議管理仿真系統(tǒng)是必需的。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議管理仿真系統(tǒng)可以借助于直觀的方法描述協(xié)議的內(nèi)涵及工作流程，讓管理者通過對(duì)數(shù)據(jù)包的發(fā)送流程觀察協(xié)議在網(wǎng)絡(luò)中的運(yùn)行機(jī)制，從而提升對(duì)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的掌握程度。本文就是重點(diǎn)研究如何通過網(wǎng)絡(luò)及計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議管理系統(tǒng)軟件的仿真。

1 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)

1.1 NDIS技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)程序接口規(guī)范（NDIS, Network Driver Interface Specification）是標(biāo)準(zhǔn)的API，可以借助于不同的通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的連接，涉及到：TCP/IP協(xié)議、IPX協(xié)議以及NetBIOS協(xié)議等。

NDIS可以將網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)行抽象化，維護(hù)驅(qū)動(dòng)相關(guān)的狀態(tài)信息以及核心參數(shù)，可支持的三種驅(qū)動(dòng)程序?yàn)椋盒《丝隍?qū)動(dòng)程序；中間驅(qū)動(dòng)程序以及協(xié)議驅(qū)動(dòng)程序。其中，協(xié)議驅(qū)動(dòng)程序一般情況下是基于最底層來實(shí)現(xiàn)的，可以借助于協(xié)議的接口實(shí)現(xiàn)驅(qū)程序數(shù)據(jù)包的傳輸。

1.2 XML技術(shù)

擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言（XML，Extensible Markup Language）是基于SGML發(fā)展而來的，屬于元標(biāo)記類語(yǔ)言，能夠依據(jù)需求對(duì)標(biāo)記語(yǔ)言進(jìn)行針對(duì)性的定義。XML的最主要特點(diǎn)體現(xiàn)在：可以分開實(shí)現(xiàn)信息描述與處理；具備自我描述性；可以實(shí)現(xiàn)無限量的標(biāo)記定義；可以擴(kuò)展標(biāo)記的可用范圍。

XML的語(yǔ)法格式為：〈標(biāo)簽〉文本內(nèi)容〈標(biāo)簽〉。其中，文本內(nèi)容就是需要進(jìn)行描述的數(shù)據(jù)對(duì)象。不管標(biāo)簽內(nèi)的文本內(nèi)容有多復(fù)雜，XML都可以實(shí)現(xiàn)元素的再次嵌套，從而形成等級(jí)化的結(jié)構(gòu)特征。

1.3 NetBIOS技術(shù)

NetBIOS屬于局域網(wǎng)內(nèi)的應(yīng)用程序編程接口，可以提供請(qǐng)求服務(wù)的命令集。NetBIOS最多可以含有16個(gè)阿爾法數(shù)字字母，可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)程序方法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸通信，幾乎所有的局域網(wǎng)都是基于NetBIOS進(jìn)行工作的。

NetBIOS會(huì)話服務(wù)是屬于面向連接的可靠性服務(wù)，涉及到雙重的信息服務(wù)。會(huì)話的建立必須是客戶端與服務(wù)器端雙方的有效合作。當(dāng)一個(gè)終端程序處于listen狀態(tài)時(shí)，其他終端程序才能夠進(jìn)行call命令的發(fā)送。當(dāng)call命令獲得成功后，就可以得到一個(gè)會(huì)話id作為確認(rèn)信息。而數(shù)據(jù)的操作就借助于send和receive命令完成的。當(dāng)會(huì)話服務(wù)結(jié)束后，所有終端程序都會(huì)執(zhí)行掛起命令。

2 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

網(wǎng)絡(luò)協(xié)議管理系統(tǒng)是由硬件和軟件兩大部分所組成的，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議管理系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖

其中，主控設(shè)備是服務(wù)器，主要實(shí)現(xiàn)應(yīng)用層的相關(guān)協(xié)議服務(wù)，涉及到：FTP協(xié)議、HTTP協(xié)議、SMTP協(xié)議以及POP3協(xié)議等；仿真/監(jiān)控系統(tǒng)是基于采集器實(shí)現(xiàn)的，主要是采集網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，其屬于分流設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)將仿真機(jī)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)按照上行以及下行的分類方法進(jìn)行采集，最終將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送到監(jiān)控機(jī)進(jìn)行有效的分析和統(tǒng)計(jì)處理。另外，仿真機(jī)以及監(jiān)控機(jī)都是安裝有協(xié)議編輯器的服務(wù)器，可以負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的發(fā)送、分析。

2.2 系統(tǒng)協(xié)議編輯功能的設(shè)計(jì)

首先，協(xié)議編輯器可以為系統(tǒng)用戶提供編輯以及數(shù)據(jù)包發(fā)送的多種方式。用戶通過選擇一個(gè)幀序列，并進(jìn)行任一單幀MAC層至應(yīng)用層相關(guān)屬性的修改。同時(shí)，協(xié)議編輯器如果獲得的數(shù)據(jù)包存在錯(cuò)誤，系統(tǒng)就會(huì)給出相關(guān)錯(cuò)誤提示。當(dāng)用戶在編輯的時(shí)候，系統(tǒng)就會(huì)根據(jù)用戶選擇的協(xié)議顯示其層次結(jié)構(gòu)以及模型，從而讓用戶對(duì)協(xié)議的層次有直觀的了解。當(dāng)用戶將選擇的幀進(jìn)行發(fā)送時(shí)，發(fā)送過程中所涉及到的時(shí)間間隔可以進(jìn)行自定義處理。

其次，協(xié)議編輯器還可以實(shí)現(xiàn)圖形化編輯協(xié)議腳本，在此基礎(chǔ)上，用戶能夠?qū)崿F(xiàn)協(xié)議的擴(kuò)展。此外，還提供觸發(fā)器的功能，當(dāng)數(shù)據(jù)包與設(shè)置好的觸發(fā)條件相匹配時(shí)，就可以觸發(fā)預(yù)先設(shè)置好的響應(yīng)事件。用戶也能夠根據(jù)觸發(fā)器所提供的向?qū)Ｊ?，生成擴(kuò)展規(guī)則。

2.3 系統(tǒng)協(xié)議解析功能的設(shè)計(jì)

當(dāng)系統(tǒng)調(diào)用XML進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)協(xié)議解析時(shí)，也可以獲得一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的節(jié)點(diǎn)，且是Cnode類型的。必須注意的是，這個(gè)Cnode類型的節(jié)點(diǎn)是根節(jié)點(diǎn)，涉及到相關(guān)的結(jié)構(gòu)以及屬性方面的信息，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議解析的過程如圖2所示：

圖2 整個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議解析過程的示意圖

其中，對(duì)協(xié)議某字段進(jìn)行解析的過程如下描述：

1)對(duì)協(xié)議字段進(jìn)行過程函數(shù)的調(diào)用（ApplyDataItem函數(shù)），并針對(duì)協(xié)議控制結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵字進(jìn)行協(xié)議字段的狀態(tài)刷新處理。

2）狀態(tài)刷新完成后，就獲取該協(xié)議字段的下一子字段結(jié)構(gòu)，再進(jìn)行重復(fù)的解析處理。直至所有子字段都處理完成為止。

3）系統(tǒng)會(huì)生成一個(gè)樹狀結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)序列，同時(shí)也有一個(gè)相對(duì)應(yīng)的列表結(jié)構(gòu)。需要注意的是，最初的協(xié)議頭部結(jié)構(gòu)是不變的。

2.4 系統(tǒng)服務(wù)程序的設(shè)計(jì)

針對(duì)本文研究的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議管理系統(tǒng)，服務(wù)程序主要在管理用機(jī)上運(yùn)行，負(fù)責(zé)發(fā)送、接收已經(jīng)安裝網(wǎng)絡(luò)協(xié)議管理系統(tǒng)的終端主機(jī)名、物理地址以及IP地址等相關(guān)信息。各個(gè)管理終端機(jī)之間的通信方式是多播，數(shù)據(jù)單元為消息。針對(duì)通信的流程，消息主要有兩種，分別是：“請(qǐng)求式”消息與“回應(yīng)式”消息。

當(dāng)主機(jī)需要獲得信息時(shí)，首先通過多播模式進(jìn)行“請(qǐng)求式”消息的發(fā)送。接收到“請(qǐng)求式”消息的主機(jī)都會(huì)發(fā)送一個(gè)“回應(yīng)式”消息。“請(qǐng)求式”消息中有請(qǐng)求者可能等待的時(shí)間值，如果“回應(yīng)式”消息到達(dá)的間隔時(shí)間過久，已經(jīng)超過了這個(gè)時(shí)間值，請(qǐng)求者是無法接收這個(gè)“回應(yīng)式”消息的。其中涉及到的主要類結(jié)構(gòu)如下描述：

Typedef struct // MAC地址及IP地址信息的定義

{

MAC_ADDRESS mac ; //MAC地址

Union {

IPV4_ADDRESS ipv4 ; } ; //IP地址

Dword Ipv4basedInx ;

} ADDTE_Info ;

Class ClientHtInfomation { //系統(tǒng)主機(jī)的相關(guān)信息

Public:

ClientHtInfomation (void) ;

～ ClientHtInfomation( void) ;

Public:

BOOL GIPv4Address ( OUTstd:.vetor 〈ADDTE_Info 〉 & o_vaddteinfo ) ;

// IP地址的獲取

BOOL GclientInf ( OUT Client_IN & o_clientin ) ;

BOOL GTCPInf( OUT PO_Inf & o_poInf ) ; // TCP連接狀態(tài)的獲取

BOOL G c l i e n t N m(O U T std::string & o_strclientNm) ; //本地主機(jī)名的獲取

} ;

3 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的特色

網(wǎng)絡(luò)協(xié)議管理系統(tǒng)可以讓管理者真正掌握網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的各個(gè)方法，為網(wǎng)絡(luò)管理提供了新的手段，其實(shí)現(xiàn)的主要特色體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：

首先，本系統(tǒng)不同于傳統(tǒng)的管理系統(tǒng)，它能夠提供全新的管理模式，實(shí)現(xiàn)開放性與自主性的結(jié)合。其次，本系統(tǒng)具備良好的管理質(zhì)量，為切實(shí)提升管理質(zhì)量奠定基礎(chǔ)。最后，本系統(tǒng)可以讓管理者對(duì)于網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的各個(gè)方面知識(shí)有個(gè)全面的掌握。

3.2 系統(tǒng)的仿真實(shí)現(xiàn)

通過前期詳盡的需求分析，本系統(tǒng)充分考慮到了管理員的反饋信息，并體現(xiàn)人性化的軟件界面，讓管理者更容易接受。其中，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議數(shù)據(jù)包編輯與分析功能的仿真實(shí)現(xiàn)如圖3所示。

為了充分體現(xiàn)本系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，我們?cè)诜抡鎸?shí)現(xiàn)時(shí)增加了“自定義協(xié)議”功能。系統(tǒng)管理員可以通過“自定義協(xié)議”功能對(duì)協(xié)議進(jìn)行改寫或者擴(kuò)充。該功能可以加深管理員對(duì)于網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的深層理解，也適合于那些想對(duì)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行深入管理的用戶。

圖3 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議數(shù)據(jù)包編輯與分析功能的仿真實(shí)現(xiàn)圖

圖4 觸發(fā)條件及事件的向?qū)гO(shè)置模式的仿真實(shí)現(xiàn)圖

此外，為了提升系統(tǒng)的易操作性，本系統(tǒng)又增加了觸發(fā)器功能。觸發(fā)器就是指在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議工作時(shí)，對(duì)于一些數(shù)據(jù)包可以預(yù)先設(shè)置一些觸發(fā)條件，而這些觸發(fā)條件又分別對(duì)應(yīng)著不同的響應(yīng)事件。觸發(fā)器功能的增加，可以將一些復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)單化。從本質(zhì)上講，觸發(fā)器類似于一個(gè)簡(jiǎn)單的模擬單元，可以模擬協(xié)議工作流程，讓管理者對(duì)于協(xié)議運(yùn)作方式有了個(gè)更為直觀的理解。為了方便系統(tǒng)管理用戶的使用，本系統(tǒng)借助于向?qū)Ｊ綄?shí)現(xiàn)觸發(fā)條件及事件的預(yù)先設(shè)置，其仿真實(shí)現(xiàn)的界面如圖4所示。

4 結(jié)束語(yǔ)

網(wǎng)絡(luò)協(xié)議管理仿真系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理的一個(gè)有效的輔助平臺(tái)，可以很好地解決網(wǎng)絡(luò)協(xié)議管理過程中涉及到的太過于抽象、不方便實(shí)踐等問題?？傊?，通過該仿真系統(tǒng)的應(yīng)用，可以使網(wǎng)絡(luò)協(xié)議知識(shí)更加直觀化，有助于用戶的管理操作領(lǐng)會(huì)。

本系統(tǒng)通過在某些網(wǎng)絡(luò)管理中心的試運(yùn)行，取得了較好的效果?？梢宰尮芾韱T對(duì)于網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及工作流程有了一個(gè)更為全面、更為直觀的理解與掌握，可以借助于網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的編輯與解析讓管理員更深入掌握網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部原理，也有助于網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的有效管理，得到了系統(tǒng)管理用戶的好評(píng)。

[1] 謝水珍,高光勇.網(wǎng)絡(luò)協(xié)議仿真管理系統(tǒng)的構(gòu)建與設(shè)計(jì)[J].電腦知識(shí)與技術(shù)(學(xué)術(shù)交流).

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