導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫好一篇網(wǎng)絡(luò)協(xié)議規(guī)范，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關(guān)鍵詞：Libnet；協(xié)議測(cè)試；DHCP

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2013）32-7218-03

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在各行業(yè)的廣泛應(yīng)用促使許多新的協(xié)議規(guī)范被制定，在協(xié)議規(guī)范被實(shí)現(xiàn)后投入應(yīng)用前需要進(jìn)行測(cè)試，全面的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議測(cè)試能夠保證協(xié)議實(shí)現(xiàn)按照協(xié)議規(guī)范穩(wěn)定可靠地運(yùn)行。協(xié)議測(cè)試的研究涉及了協(xié)議描述、測(cè)試生成、測(cè)試集描述法、測(cè)試實(shí)現(xiàn)等多個(gè)環(huán)節(jié)，在這些方面，國(guó)內(nèi)外研究人員經(jīng)過(guò)多年努力達(dá)成了很多共識(shí)，例如：網(wǎng)絡(luò)協(xié)議測(cè)試類型包括一致性測(cè)試，互操作性測(cè)試，性能測(cè)試和健壯性測(cè)試[1]。測(cè)試?yán)碚摰男问交椒ㄖ饕ǎ篠DL，LOTOS，Petri網(wǎng)，Estelle等[2-4]。該文研究的重點(diǎn)是測(cè)試實(shí)現(xiàn)部分，介紹基于Libnet與WinPcap函數(shù)庫(kù)的協(xié)議測(cè)試系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，并結(jié)合DHCP協(xié)議進(jìn)行測(cè)試從而驗(yàn)證測(cè)試系統(tǒng)的有效性。

1 協(xié)議測(cè)試技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)協(xié)議測(cè)試屬于計(jì)算機(jī)軟件測(cè)試的一個(gè)分支，在測(cè)試領(lǐng)域中測(cè)試方法分為3種：白盒測(cè)試、黑盒測(cè)試和灰盒測(cè)試。白盒測(cè)試通過(guò)每條語(yǔ)句至少執(zhí)行一次來(lái)全面檢查整個(gè)程序代碼，而黑盒測(cè)試只測(cè)試軟件外部可以觀察到的行為，不涉及程序的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。白盒測(cè)試的測(cè)試能力非常強(qiáng)，但是過(guò)程過(guò)于復(fù)雜，對(duì)被測(cè)軟件要求也很高。黑盒測(cè)試只關(guān)心被測(cè)軟件的輸入和輸出，測(cè)試能力雖然弱了些，但是測(cè)試過(guò)程本身相對(duì)簡(jiǎn)單，對(duì)被測(cè)軟件要求也無(wú)特殊要求?；液袦y(cè)試是將白盒測(cè)試和黑盒測(cè)試結(jié)合起來(lái)形成的一種測(cè)試方法，吸收了兩種方法的優(yōu)點(diǎn)。在通信測(cè)試中，協(xié)議測(cè)試因?yàn)閰f(xié)議實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜性往往采用黑盒測(cè)試，它并不檢查協(xié)議代碼，而是按照協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)控制觀察被測(cè)協(xié)議實(shí)現(xiàn)或系統(tǒng)的外部行為對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)。

協(xié)議測(cè)試中用來(lái)描述特定協(xié)議或協(xié)議族測(cè)試的實(shí)體稱為測(cè)試集，它由多個(gè)測(cè)試組構(gòu)成，測(cè)試組對(duì)應(yīng)于此協(xié)議族的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議規(guī)范，測(cè)試?yán)龑?duì)應(yīng)于一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議規(guī)范的某一項(xiàng)功能描述，完成一個(gè)測(cè)試?yán)赡苄枰煌臏y(cè)試過(guò)程，一個(gè)測(cè)試過(guò)程的完成需要進(jìn)行初始化、發(fā)包、收包、比較以及處理結(jié)果等步驟，每一個(gè)動(dòng)作稱為一個(gè)測(cè)試步，它是測(cè)試集中最小的單位。在構(gòu)造用于測(cè)試協(xié)議實(shí)現(xiàn)的輸入數(shù)據(jù)包時(shí)采用了Libnet函數(shù)庫(kù)，在捕獲協(xié)議實(shí)現(xiàn)的反饋輸出數(shù)據(jù)包時(shí)采用了WinPcap函數(shù)庫(kù)，Libnet與WinPcap都是免費(fèi)開(kāi)源的函數(shù)庫(kù)，它們封裝了常用繁瑣的網(wǎng)絡(luò)開(kāi)發(fā)過(guò)程函數(shù)，開(kāi)放出簡(jiǎn)單統(tǒng)一的API接口功能函數(shù)，方便用戶調(diào)用，使開(kāi)發(fā)人員能夠忽略網(wǎng)絡(luò)底層細(xì)節(jié)的實(shí)現(xiàn)，從而專注于程序本身具體功能的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)。Libnet與WinPcap都是基于C語(yǔ)言的函數(shù)庫(kù)，具備低層網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包操控能力。

2 測(cè)試系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

測(cè)試系統(tǒng)包括測(cè)試集管理，測(cè)試?yán)龢?gòu)造與測(cè)試結(jié)果管理3個(gè)功能模塊，系統(tǒng)執(zhí)行測(cè)試時(shí)的順序與測(cè)試?yán)龢?gòu)造模塊中構(gòu)造的測(cè)試步順序一致。在對(duì)被測(cè)系統(tǒng)開(kāi)始測(cè)試前需要針對(duì)協(xié)議規(guī)范設(shè)計(jì)測(cè)試?yán)?，所有測(cè)試?yán)蓽y(cè)試集管理模塊維護(hù)，最終的測(cè)試結(jié)果生成依賴測(cè)試?yán)膱?zhí)行結(jié)果。測(cè)試?yán)稍S多測(cè)試步組成，測(cè)試步包括兩種執(zhí)行邏輯：激勵(lì)數(shù)據(jù)包發(fā)送和反饋數(shù)據(jù)包捕獲。發(fā)送的激勵(lì)數(shù)據(jù)包根據(jù)被測(cè)協(xié)議的類型與數(shù)據(jù)報(bào)文的類型設(shè)定首部各字段與報(bào)文數(shù)據(jù)，它的作用是激勵(lì)被測(cè)系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生狀態(tài)變遷并發(fā)送反饋數(shù)據(jù)包。測(cè)試系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)捕獲所有數(shù)據(jù)包，根據(jù)filter條件過(guò)濾后選出特定報(bào)文并與測(cè)試步匹配，根據(jù)匹配結(jié)果系統(tǒng)決定測(cè)試步執(zhí)行狀態(tài)：丟棄報(bào)文繼續(xù)阻塞，定時(shí)器清零繼續(xù)下一測(cè)試步或者測(cè)試完成。在測(cè)試步執(zhí)行過(guò)程中設(shè)置定時(shí)器，定時(shí)器時(shí)間的指定在測(cè)試?yán)龢?gòu)造中完成。測(cè)試系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

3 測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

本測(cè)試系統(tǒng)與被測(cè)實(shí)體部署在同一個(gè)交換網(wǎng)絡(luò)中，被測(cè)實(shí)體是特定協(xié)議的一個(gè)實(shí)現(xiàn)，可以位于計(jì)算機(jī)或路由器等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中，通過(guò)構(gòu)造特定數(shù)據(jù)包并且捕獲響應(yīng)報(bào)文對(duì)協(xié)議外部行為進(jìn)行分析測(cè)試。關(guān)鍵模塊包括測(cè)試?yán)龢?gòu)造，數(shù)據(jù)包構(gòu)造與發(fā)送，數(shù)據(jù)包捕獲與過(guò)濾。

3.1 測(cè)試?yán)龢?gòu)造

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)時(shí)在測(cè)試?yán)臉?gòu)造模塊中設(shè)置了行為選項(xiàng)來(lái)區(qū)分發(fā)送數(shù)據(jù)包與捕獲數(shù)據(jù)包，測(cè)試步間隔時(shí)間選項(xiàng)用于控制相鄰測(cè)試步執(zhí)行的時(shí)機(jī)。對(duì)于發(fā)送數(shù)據(jù)包，根據(jù)協(xié)議的類型構(gòu)造數(shù)據(jù)包設(shè)置頁(yè)面，在此頁(yè)面中設(shè)置首部字段與數(shù)據(jù)包內(nèi)容，由于libnet提供自動(dòng)計(jì)算校驗(yàn)和功能，此頁(yè)面中首部校驗(yàn)和字段設(shè)置為0。對(duì)于捕獲數(shù)據(jù)包，設(shè)置了匹配選項(xiàng)與傳遞選項(xiàng)，匹配選項(xiàng)用于判定數(shù)據(jù)包特征并觸發(fā)下一測(cè)試步，傳遞選項(xiàng)用于決定是否需要將捕獲數(shù)據(jù)定字段復(fù)制到下一測(cè)試步發(fā)送數(shù)據(jù)包特定字段中以及復(fù)制內(nèi)容。對(duì)構(gòu)造完的測(cè)試?yán)龁⒂脺y(cè)試將順序執(zhí)行其中的測(cè)試步，遇到捕獲測(cè)試步將阻塞并啟用超時(shí)定時(shí)器，每一個(gè)測(cè)試步執(zhí)行過(guò)程都記錄在日志文件中。

3.2 數(shù)據(jù)包構(gòu)造與發(fā)送

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)使用Libnet函數(shù)庫(kù)構(gòu)造底層數(shù)據(jù)包，在依照協(xié)議字段長(zhǎng)度與類型對(duì)測(cè)試?yán)性O(shè)置的各字段進(jìn)行合法性校驗(yàn)后調(diào)用libnet_init （）函數(shù)初始化函數(shù)庫(kù)，此函數(shù)調(diào)用了WSAStartup（）函數(shù)開(kāi)啟網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)分配一塊內(nèi)存區(qū)域建立libnet_t結(jié)構(gòu)并返回此結(jié)構(gòu)的描述符，這個(gè)描述符作為參數(shù)傳遞給構(gòu)造數(shù)據(jù)包函數(shù)和發(fā)送數(shù)據(jù)包函數(shù)。測(cè)試步中設(shè)置的協(xié)議及各字段進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換后傳遞給構(gòu)造數(shù)據(jù)包函數(shù)，數(shù)據(jù)包構(gòu)造函數(shù)根據(jù)協(xié)議族中的位置自頂向下建立數(shù)據(jù)報(bào)文頭部，待發(fā)送的數(shù)據(jù)作為協(xié)議首部的有效載荷被加載，構(gòu)造函數(shù)具備自動(dòng)計(jì)算協(xié)議首部校驗(yàn)和字段的功能。測(cè)試報(bào)文發(fā)送函數(shù)根據(jù)協(xié)議類型調(diào)用socket函數(shù)將已構(gòu)造好的緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)卡發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上，它的函數(shù)原型為：int libnet_write（libnet_t *l），此函數(shù)實(shí)現(xiàn)中調(diào)用了函數(shù)PacketSendPacket（），此函數(shù)在頭文件packet32.h中聲明，Packet32.lib與Packet32.dll是相應(yīng)的靜態(tài)鏈接庫(kù)與動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)。WinPcap開(kāi)發(fā)包中自帶了Packet32，在工程項(xiàng)目中需要設(shè)置合適的系統(tǒng)路徑。測(cè)試完成后使用libnet_destroy（）函數(shù)來(lái)釋放所占用的SOCKET連接、緩沖區(qū)等資源。

3.3 數(shù)據(jù)包捕獲與過(guò)濾

捕獲響應(yīng)數(shù)據(jù)包使用WinPcap函數(shù)庫(kù)，它的核心是NPF協(xié)議驅(qū)動(dòng)，符合NDIS規(guī)范。在捕獲數(shù)據(jù)包的線程里使用pcap_open（）打開(kāi)網(wǎng)絡(luò)接口，pcap_next_ex（）讀取網(wǎng)卡接收的數(shù)據(jù)包，網(wǎng)卡在混雜模式會(huì)捕獲大量的數(shù)據(jù)包，如果逐一比對(duì)測(cè)試步將消耗大量資源，在系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)時(shí)調(diào)用pcap_setfilter（）設(shè)置數(shù)據(jù)包過(guò)濾器，在調(diào)用pcap_setfilter前先使用pcap_compile（）函數(shù)把高層的過(guò)濾規(guī)則解釋成能被過(guò)濾引擎集成到數(shù)據(jù)包驅(qū)動(dòng)中的低級(jí)字節(jié)碼。

4 DHCP協(xié)議測(cè)試與結(jié)果分析

在對(duì)特定協(xié)議進(jìn)行測(cè)試時(shí)需要根據(jù)協(xié)議的行為特征設(shè)計(jì)測(cè)試拓?fù)?。某些協(xié)議的數(shù)據(jù)交換行為局限于測(cè)試平臺(tái)與被測(cè)實(shí)體間，這種情況下只需將其部署在交換環(huán)境下即可，例如TCP協(xié)議的測(cè)試。而對(duì)于路由協(xié)議這樣的協(xié)議而言，則需要設(shè)計(jì)更為復(fù)雜的拓?fù)?，路由器的多個(gè)端口都需要部署測(cè)試平臺(tái)進(jìn)行協(xié)同測(cè)試。在協(xié)議安全性測(cè)試時(shí)借助交換機(jī)端口映射功能可以模擬攻擊的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

為驗(yàn)證測(cè)試平臺(tái)的有效性，選擇DHCP協(xié)議進(jìn)行測(cè)試。DHCP協(xié)議動(dòng)態(tài)管理IP地址，工作在傳輸層之上，使用UDP提供的服務(wù)。其數(shù)據(jù)包封裝格式如圖2所示：

依照?qǐng)D2中DHCP數(shù)據(jù)包封裝的結(jié)構(gòu)，在構(gòu)造DHCP數(shù)據(jù)包時(shí)調(diào)用函數(shù)依次為libnet_build_dhcpv4（），libnet_build_udp（），libnet_build_ipv4（），libnet_autobuild_ethernet（），Winpcap過(guò)濾DHCP數(shù)據(jù)包使用協(xié)議限定符“bootp”。測(cè)試采用的拓?fù)淙鐖D3所示：

測(cè)試拓?fù)渲惺褂寐酚善髯鳛镈HCP服務(wù)器，在路由器上啟用DHCP server服務(wù)，并且配置地址池、網(wǎng)關(guān)、地址租期等信息。

ip dhcp excluded-address 172.16.1.1 172.16.1.100

ip dhcp pool net172

network 172.16.1.0 255.255.255.0

default-router 172.16.1.254

dns-server 172.16.1.253

lease 30

在測(cè)試機(jī)上設(shè)置測(cè)試?yán)齌s_sc，配置測(cè)試步：TS_DHCPDISCOVER，TS_DHCPOFFER，TS_DHCPREQUEST和TS_DHCPACK，其中TS_DHCPDISCOVER和TS_DHCPREQUEST是構(gòu)造的激勵(lì)數(shù)據(jù)報(bào)文，TS_DHCPOFFER與TS_DHCPACK為反饋數(shù)據(jù)報(bào)文。測(cè)試系統(tǒng)上啟用測(cè)試執(zhí)行Ts_sc測(cè)試?yán)?，在路由器上啟用DHCP event調(diào)試，調(diào)試信息顯示路由器DHCP服務(wù)狀態(tài)發(fā)生變化，測(cè)試系統(tǒng)完成所有測(cè)試步后成功獲得172.16.1.0網(wǎng)段IP，使用show ip dhcp server statistics查看DHCP服務(wù)器統(tǒng)計(jì)信息，與測(cè)試系統(tǒng)結(jié)果一致。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文基于Libnet與WinPcap函數(shù)庫(kù)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議測(cè)試系統(tǒng)。在用于協(xié)議一致性測(cè)試時(shí)可手工設(shè)置測(cè)試用例，靈活配置協(xié)議首部字段，能夠?qū)ΤＲ?jiàn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行測(cè)試。在用于網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)試時(shí)可以設(shè)置數(shù)據(jù)包類型與數(shù)據(jù)包的發(fā)送數(shù)量，網(wǎng)絡(luò)注入速度受數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度與網(wǎng)卡接口速度、交換機(jī)背板帶寬等因素限制，可分布多臺(tái)測(cè)試系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)中同時(shí)注入從而提高注入速度。經(jīng)過(guò)多年的研究，在協(xié)議一致性測(cè)試集自動(dòng)生成技術(shù)方面，研究人員提出了多種可行的方法，下一步的主要工作是整合測(cè)試集自動(dòng)生成技術(shù)從而完成協(xié)議自動(dòng)測(cè)試，同時(shí)進(jìn)一步完善支持的協(xié)議類型，增強(qiáng)擴(kuò)展性。

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篇2

【關(guān)鍵詞】EtherCAT ETG GB/T

一、引言

EtherCAT作為最新一代的開(kāi)放的實(shí)時(shí)以太網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議，最早是由德國(guó)的倍福自動(dòng)化有限公司（Beckhoff Automation GmbH）研發(fā)?，F(xiàn)在由EtherCAT技術(shù)協(xié)會(huì)（EtherCAT Technology Group，簡(jiǎn)稱ETG）來(lái)統(tǒng)一組織和管理。EtherCAT技術(shù)是基于工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的開(kāi)發(fā)的，這樣的話，用戶只需要主板集成的MAC口或者廉價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)卡，就可以完成組態(tài)，系統(tǒng)價(jià)格與其余現(xiàn)場(chǎng)總線相當(dāng)，甚至是更加便宜。但是相比其他現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，性能卻要強(qiáng)勁許多，包括65535個(gè)從站節(jié)點(diǎn)，自動(dòng)設(shè)置地址，通訊速度更快等等。所以，EtherCAT非常適用于高速、精密控制等場(chǎng)合?，F(xiàn)在，EtherCAT技術(shù)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于設(shè)備控制、機(jī)器人、嵌入式系統(tǒng)、樓宇自動(dòng)化、運(yùn)輸系統(tǒng)等領(lǐng)域，并且呈現(xiàn)出越發(fā)強(qiáng)勁的發(fā)展勢(shì)頭。有鑒于此，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)正在積極地為EtherCAT制定相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，筆者有幸參與了送審稿的翻譯和校隊(duì)工作。本文通過(guò)對(duì)EtherCAT的技術(shù)優(yōu)勢(shì)的分析，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化的制定流程，工業(yè)以太網(wǎng)國(guó)標(biāo)送審稿的研究，總結(jié)EtherCAT現(xiàn)場(chǎng)總線的優(yōu)勢(shì)，并給出相應(yīng)的依據(jù)。

二、EtherCAT現(xiàn)場(chǎng)總線優(yōu)勢(shì)

（一）開(kāi)放性

EtherCAT的協(xié)議是完全公開(kāi)的；并且已經(jīng)成為了IEC、ISO及SEMI的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。對(duì)應(yīng)的協(xié)議號(hào)是IEC61158、IEC61784、ISO15745和SEMI E54.20， 并且我國(guó)正在為其指定國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

為了推廣技術(shù)和保證技術(shù)的開(kāi)放性，以技術(shù)主要發(fā)起人為主，成立了EtherCAT技術(shù)小組。小組的主要任務(wù)是支持、完善和推廣EtherCAT技術(shù)。截止2012年7月2日，ETG共計(jì)有2050個(gè)會(huì)員，光是從2011年的5月到2012年的5月，就新增加了超過(guò)380個(gè)會(huì)員[1]?，F(xiàn)在ETG已經(jīng)成為了全球最大的現(xiàn)場(chǎng)總線組織[1]。在中國(guó)，截止2012年2月，中國(guó)區(qū)共有超過(guò)200個(gè)會(huì)員，也正是因?yàn)镋therCAT在我國(guó)的蓬勃發(fā)展，所以國(guó)家急需要制定相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

（二）高速性

EtherCAT突破了其他以太網(wǎng)解決方案固有的局限性：從站設(shè)備在報(bào)文經(jīng)過(guò)其節(jié)點(diǎn)時(shí)讀取帶有相應(yīng)尋址信息的數(shù)據(jù)；同樣，輸入數(shù)據(jù)也是在報(bào)文經(jīng)過(guò)時(shí)插入至報(bào)文中。整個(gè)過(guò)程，報(bào)文只有幾個(gè)納秒的時(shí)間延遲。這樣發(fā)送和接收的以太網(wǎng)幀壓縮了大量數(shù)據(jù)，所以通道的利用率可以達(dá)到90%，100Mb/s的全雙工特性可以完全得到利用。

下面舉一個(gè)具體的例子來(lái)更好的體現(xiàn)EtherCAT的高速性[2]。

在一個(gè)有40軸（每軸20字節(jié)輸入輸出數(shù)據(jù)）、50個(gè)I/O站、2000個(gè)數(shù)字量和200個(gè)模擬量的總線環(huán)境下，各種工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的循環(huán)時(shí)間如下表所示：

（三）低價(jià)

過(guò)去的現(xiàn)場(chǎng)總線無(wú)論主站還是從站設(shè)備都需要專用的設(shè)備，整個(gè)系統(tǒng)構(gòu)建下來(lái)花費(fèi)不小。使用EtherCAT技術(shù)的成本可以做到更低。

從硬件角度看，主站不需要專用插卡，集成的網(wǎng)口就可以滿足要求了，現(xiàn)在許多的自動(dòng)化設(shè)備都標(biāo)配有網(wǎng)口，這樣就不需要新的成本投入；從站采用低成本的從站控制器FPGA或者ASIC，不需要功能強(qiáng)大的微處理器；輔助設(shè)備方面，不需要交換機(jī)/集線器，只要使用標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)線纜和接頭就可以完成網(wǎng)絡(luò)組態(tài)了。

下面我們用一個(gè)網(wǎng)絡(luò)配置的實(shí)例來(lái)說(shuō)明[2]：

如果我們要配置一個(gè)擁有10個(gè)站點(diǎn)，400個(gè)數(shù)字輸入，400個(gè)數(shù)字輸出的，100米長(zhǎng)線纜，11個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線接頭的網(wǎng)絡(luò)。EtherCAT網(wǎng)絡(luò)的總成本是最低的。Profibus貴了21.5%，DeviceNet貴了23.7%，CAN Open貴了21.9%.

三、EtherCAT現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)化

（一）中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)

我國(guó)將標(biāo)準(zhǔn)劃分為四個(gè)層次，即國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、地方標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。各層次之間有一定的依從關(guān)系和內(nèi)在聯(lián)系，形成一個(gè)覆蓋全國(guó)又層次分明的標(biāo)準(zhǔn)體系。

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)分為強(qiáng)制性國(guó)標(biāo)（簡(jiǎn)稱GB）、推薦性國(guó)標(biāo)（簡(jiǎn)稱GB/T）和指導(dǎo)性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB/Z）。

EtherCAT在我們申請(qǐng)的國(guó)標(biāo)是GB/T，推薦性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

GB/T是指推薦性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，其中的“T”是推薦的意思。推薦性國(guó)標(biāo)是指生產(chǎn)、交換、使用等方面，通過(guò)經(jīng)濟(jì)手段調(diào)節(jié)而自愿采用的一類標(biāo)準(zhǔn)，又稱自愿標(biāo)準(zhǔn)。但推薦性標(biāo)準(zhǔn)國(guó)標(biāo)一經(jīng)接受并采用，或各方商定同意納入經(jīng)濟(jì)合同中，就成為各方必須遵守的技術(shù)依據(jù)，具有法律上的約束性。

（二）申請(qǐng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的條件

現(xiàn)場(chǎng)總線的種類繁多，但是真正入選成為我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場(chǎng)總線并不多。這是因?yàn)樵谖覈?guó)工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的制定是需要滿足對(duì)應(yīng)的條件的[4]。

申請(qǐng)GB/T需要滿足下面的兩個(gè)條件：1.國(guó)內(nèi)有產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)；2.測(cè)試本體化。如上文所述，ETG在中國(guó)國(guó)內(nèi)的會(huì)員超過(guò)200位，提供了許多的EtherCAT相關(guān)產(chǎn)品，所以第一個(gè)條件滿足。對(duì)于測(cè)試本土化，現(xiàn)在ETG已經(jīng)在中國(guó)北京航空航天大學(xué)的數(shù)控與自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室（LNC）建立了測(cè)試中心，這為EtherCAT在我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)化掃清了最后的障礙。

（三） 國(guó)標(biāo)制作流程

工作組成員一般分為國(guó)內(nèi)專家小組和國(guó)外專家小組。包括制造商、最終用戶、集成商等成員。委員會(huì)審核通過(guò)的標(biāo)準(zhǔn)是75%以上成員贊成25%以下反對(duì)，如果委員會(huì)由超過(guò)25%以上成員反對(duì)，那么就需要重新審議項(xiàng)目。

EtherCAT申請(qǐng)國(guó)標(biāo)的工作從2012年2月份開(kāi)始正式啟動(dòng)，2012年7月成立了工作組，前后經(jīng)過(guò)1年左右的翻譯、校隊(duì)工作后，2013年的2月份發(fā)出了征求意見(jiàn)稿，2013年6月發(fā)出送審稿，現(xiàn)在正在收集送審稿的投票工作，預(yù)計(jì)在2013

（四） EtherCAT國(guó)標(biāo)整體結(jié)構(gòu)

國(guó)標(biāo)共分為6個(gè)部分。

第一部分：概述

第二部分：物理層服務(wù)和協(xié)議規(guī)范

第三部分：數(shù)據(jù)鏈路層服務(wù)定義

第四部分：數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議規(guī)范

第五部分：應(yīng)用層服務(wù)定義

第六部分：應(yīng)用層協(xié)議規(guī)范

EtherCAT國(guó)標(biāo)內(nèi)容是使用翻譯法修改采用ETG.1000《EtherCAT規(guī)范》[5]，在技術(shù)內(nèi)容上與原國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有差異，對(duì)文本進(jìn)行了適當(dāng)?shù)木庉嬓哉{(diào)整。

EtherCAT文檔結(jié)構(gòu)和OSI模型的對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖3所示

所有的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議都是基于OSI網(wǎng)絡(luò)模型的，EtherCAT也不例外。EtherCAT總共使用了OSI中的應(yīng)用層、數(shù)據(jù)鏈路層和物理層，而第3到第6層沒(méi)有在EtherCAT中實(shí)現(xiàn)。這樣保證了EtherCAT協(xié)議的簡(jiǎn)潔、高效，正因?yàn)閯冸x了IP，TCP等傳統(tǒng)的以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層實(shí)現(xiàn)，所以使得EtherCAT的實(shí)時(shí)性得到了極大的保證。

四、結(jié)論

EtherCAT總線協(xié)議有許多吸引自控行業(yè)的特點(diǎn)：高速、開(kāi)放、安全、冗余。正因?yàn)槿绱?，該技術(shù)自誕生起就取得了飛速的發(fā)展。鑒于此，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)正在積極的推進(jìn)EtherCAT的國(guó)標(biāo)化。

本文介紹了國(guó)標(biāo)制作的流程、條件，并且說(shuō)明了EtherCAT國(guó)標(biāo)文檔的結(jié)構(gòu)。對(duì)EtherCAT總線技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用具有一定的意義，對(duì)于其他現(xiàn)場(chǎng)總線相關(guān)的研究亦有一定的參考價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1] EtherCAT Technology Group， EtherCAT工業(yè)以太網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)總線，2012

[2] EtherCAT Technology Group， Industrial Ethernet Technologies： Overview，2011

[3] 國(guó)際電工委員會(huì)， Serving global industrial automation ： IEC publishes new Field Standard. 2012-12-14

[4] EtherCAT技術(shù)協(xié)會(huì)， 一致性與互操作性， 2011

[5] EtherCAT技術(shù)協(xié)會(huì)，EtherCAT規(guī)范， 2013

作者簡(jiǎn)介：

篇3

關(guān)鍵詞：信令分析；呼叫失?。桓兄?；滿意度

1 引言

信令分析是運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)故障定位的常用手段，近年來(lái)基于信令分析進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)故障定位、隱患排查等項(xiàng)目也逐步在國(guó)內(nèi)各運(yùn)營(yíng)商鋪開(kāi)，但從項(xiàng)目的成果看，大多停留在分析研究上，并未能將這些成果很好的落地。筆者從大量信令分析服務(wù)項(xiàng)目成果中進(jìn)行總結(jié)與提煉，提出一種基于呼叫失敗信令分析的提醒服務(wù)方案，旨在幫助運(yùn)營(yíng)商通過(guò)提升用戶感知度，強(qiáng)化運(yùn)營(yíng)商的競(jìng)爭(zhēng)力，達(dá)到用戶、運(yùn)營(yíng)商雙方得益的局面。

2 呼叫失敗的現(xiàn)狀

呼叫失敗是指主叫用戶撥打號(hào)碼后，在還沒(méi)有聽(tīng)到回鈴音之前，由網(wǎng)絡(luò)下發(fā)釋放消息、中止呼叫。呼叫失敗時(shí)，主叫用戶一般都能聽(tīng)到網(wǎng)絡(luò)下發(fā)的通知音解釋本次呼叫未能接通的原因，但是還有相當(dāng)數(shù)量的呼叫失敗表現(xiàn)為主叫用戶呼叫后直接返回待機(jī)狀態(tài)，沒(méi)有任何解釋，這類呼叫失敗現(xiàn)象會(huì)嚴(yán)重影響用戶感知度，而且會(huì)造成其他負(fù)面后果，主要表現(xiàn)為以下兩方面：

⑴用戶會(huì)懷疑運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量問(wèn)題，對(duì)運(yùn)營(yíng)商失去信心，久而久之將極有可能導(dǎo)致用戶流失；

⑵大量用戶出現(xiàn)呼叫失敗而又沒(méi)有任何提示時(shí)，一般會(huì)繼續(xù)多次撥打，存在著引發(fā)“雪崩效應(yīng)”的隱患，使站點(diǎn)或交換機(jī)負(fù)荷過(guò)高而癱瘓，引發(fā)更為嚴(yán)重的通信故障。

事實(shí)上，這些呼叫失敗并非都是網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量問(wèn)題導(dǎo)致。移動(dòng)通信是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，用戶的行為、手機(jī)終端、業(yè)務(wù)功能等方面因素都有可能導(dǎo)致呼叫失敗，但是對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)，用戶并不知道其呼叫失敗的原因，用戶在遇到呼叫失敗時(shí)會(huì)迷惘，不知所措。所謂“知情就是力量”，不管是什么原因?qū)е碌暮艚惺?，只要能第一時(shí)間告知用戶，或許用戶的感受、行為就能發(fā)生根本性的變化。

3 基于信令的呼叫失敗分析

呼叫失敗在信令流程中表現(xiàn)為用戶發(fā)起“CM_SERVICE_REQUEST”消息后，在其后的流程中沒(méi)有收到ALERTING、CONNECT、CONNECT_ACK等接通的消息，而由網(wǎng)絡(luò)側(cè)下發(fā)釋放消息中止呼叫。

網(wǎng)絡(luò)下發(fā)的釋放消息一般有“CM_SERVICE_REJECT”和“DISCONNECT”兩種，前者是在CM服務(wù)尚未建立就被網(wǎng)絡(luò)中止呼叫，后者一般為CM服務(wù)建立后網(wǎng)絡(luò)下發(fā)的釋放消息，但這些釋放消息都帶有一個(gè)原因值，一般稱為Cause值，指示了本次釋放的原因，這些Cause值都可以在3GPP協(xié)議規(guī)范中找到其解釋，有些解釋很明顯的指示了失敗原因，如電路擁塞、無(wú)線資源不可用等，也有些解釋比較籠統(tǒng)，如DTAP_CC層的Temporary failure、DTAP_MM層的Network failure等，從Cause的字面解釋無(wú)法知道釋放消息的真正原因，這時(shí)就需要根據(jù)本次呼叫失敗的信令模型、用戶行為、多接口關(guān)聯(lián)等分析手段對(duì)呼叫失敗進(jìn)行原因追查。

3.1 基于信令的呼叫失敗分析一般流程如下

⑴建立A接口呼叫失敗的呼叫模型，即手機(jī)主叫發(fā)起CM SERVICE REQUEST，在A接口會(huì)話中，沒(méi)有ALERTING、CONNECT，排除正常的呼叫終結(jié)Cause值。

⑵統(tǒng)計(jì)A接口上釋放消息所帶的Cause值，并進(jìn)行數(shù)量的上排序。

⑶對(duì)數(shù)量較大、異常的Cause值進(jìn)行原因追查，查詢下放釋放消息的前一條消息的詳細(xì)內(nèi)容，如仍無(wú)法明確原因則需要進(jìn)行多接口關(guān)聯(lián)，直至關(guān)聯(lián)到被叫端無(wú)線側(cè)，追蹤下發(fā)釋放消息的根節(jié)點(diǎn)，如在根節(jié)點(diǎn)仍無(wú)法明確原因，則需要查詢用戶行為，看是否由用戶行為導(dǎo)致的呼叫失敗。

⑷對(duì)明確原因的Cause提出優(yōu)化建議及實(shí)施。

3.2 我們一般將呼叫失敗原因歸為四種類型

⑴由于無(wú)線環(huán)境質(zhì)差導(dǎo)致的呼叫失敗

⑵由于核心網(wǎng)存在隱患、故障引發(fā)的呼叫失敗

⑶由于用戶行為導(dǎo)致的呼叫失敗

⑷由于用戶終端導(dǎo)致的呼叫失敗

基于信令分析的呼叫失敗優(yōu)化項(xiàng)目能對(duì)前兩種原因引起的呼叫失敗進(jìn)行優(yōu)化，而對(duì)于后兩類原因只停留在分析研究上，其成果效益并不明顯。

4 主叫用戶提醒方案設(shè)計(jì)

4.1 呼叫失敗提醒的設(shè)計(jì)框架

呼叫失敗用戶提醒的核心思想是將基于呼叫信令的分析成果進(jìn)行落地，將研究成果真正惠及用戶，其整體設(shè)計(jì)框架如下所示：

⑴當(dāng)用戶出現(xiàn)呼叫失敗時(shí)，其信令數(shù)據(jù)被信令采集設(shè)備所采集、解碼并存入信令數(shù)據(jù)庫(kù)。

⑵信令系統(tǒng)對(duì)呼叫失敗的會(huì)話進(jìn)行建模，建模要點(diǎn)包括會(huì)話所包含的消息、釋放消息攜帶的Cause值、釋放消息出現(xiàn)的位置。

⑶將建立呼叫失敗模型與呼叫失敗模型庫(kù)進(jìn)行比較匹配，如果匹配成功，則根據(jù)呼叫失敗模型庫(kù)中對(duì)該呼叫失敗模型的原因解釋以及用戶操作建議以短信的形式發(fā)送給用戶。

⑷如果匹配不成功，則需要對(duì)該種類型的呼叫失敗模型進(jìn)行研究，追蹤其失敗原因，再將新的成果輸入到呼叫失敗模型庫(kù)中去。

圖中循環(huán)1是信令分析應(yīng)用部分，即為用戶提供呼叫失敗提醒功能；循環(huán)2相當(dāng)于一個(gè)改進(jìn)系統(tǒng)，為系統(tǒng)提供持續(xù)動(dòng)力，令整個(gè)呼叫失敗提醒功能不斷完善，不斷適應(yīng)復(fù)雜的環(huán)境。

4.2 方案拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

呼叫失敗提醒方案是以信令分析為基礎(chǔ)一種解決方案，需要對(duì)現(xiàn)網(wǎng)各接口進(jìn)行信令搭接，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下圖：

信令搭接的涉及到的網(wǎng)絡(luò)接口和協(xié)議有：

⑴Mc接口，主要采集BSSAP、RANAP、H.248、BICC協(xié)議的信令數(shù)據(jù)（適用于IP化軟交換局）

⑵A接口，主要采集BSSAP協(xié)議的信令數(shù)據(jù)（適用于傳統(tǒng)非軟交換局）

⑶C接口（MSC-S＼MSC與LSTP的接口），主要采集MAP協(xié)議的信令數(shù)據(jù)

⑷A-bis接口，采集BSC側(cè)以下的信令數(shù)據(jù)

信令采集系統(tǒng)通過(guò)IP網(wǎng)絡(luò)與短信中心建立連接，為給用戶下發(fā)短信建立通道。

4.3 應(yīng)用案例

用戶在某一建了MSC IN POOL的城市出現(xiàn)呼叫困難現(xiàn)象，而在其它非POOL城市則能正常使用。具體表現(xiàn)為每次呼叫需要重復(fù)撥7-8次才能呼叫成功，呼叫失敗時(shí)手機(jī)顯示“連接錯(cuò)誤”。

信令系統(tǒng)捕捉到該用戶的呼叫失敗信令流程，如下所示：

用戶在呼叫過(guò)程中收到網(wǎng)絡(luò)下發(fā)CM_SERVICE_REJECT攜帶Dtap_Cause_4，協(xié)議規(guī)范解釋為“IMSI UNKNOW IN VLR”。

系統(tǒng)將該呼叫失敗模型與已知的呼叫失敗模型庫(kù)進(jìn)行匹配，得到該呼叫失敗的原因以及用戶操作建議：

系統(tǒng)提取呼叫失敗模型庫(kù)中該呼叫失敗的提醒短信內(nèi)容，及時(shí)向主叫用戶發(fā)送呼叫失敗提醒短信。

上述案例為非網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量導(dǎo)致的呼叫失敗，如果沒(méi)有呼叫失敗用戶提醒短信，用戶會(huì)由于不知情而懷疑運(yùn)營(yíng)商的網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。呼叫失敗用戶提醒短信可以消除用戶的疑惑，既讓用戶明白其呼叫失敗并非網(wǎng)絡(luò)原因，及時(shí)改變聯(lián)系方式避免誤事，又能讓用戶感受到運(yùn)營(yíng)商的貼心服務(wù)和技術(shù)含量，增加了用戶對(duì)運(yùn)營(yíng)商的認(rèn)同感與依賴度，可謂一舉多得。

5 小結(jié)

通過(guò)對(duì)各類呼叫失敗過(guò)程的信令監(jiān)測(cè)，結(jié)合模型庫(kù)數(shù)據(jù)的比對(duì)，分析呼叫失敗的原因，通過(guò)短信方式將呼叫失敗的原因、用戶操作建議及時(shí)地送達(dá)客戶，讓客戶感受到運(yùn)營(yíng)商的貼心服務(wù)，是一種“以人為本”的服務(wù)理念。在高速發(fā)展的移動(dòng)通信市場(chǎng)上，運(yùn)營(yíng)商必須采用創(chuàng)新的手段為客戶提供新的亮點(diǎn)，增強(qiáng)用戶感知度、吸引用戶、留住用戶，方能在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中領(lǐng)先一步。

[參考文獻(xiàn)]

[1]袁永福，洪燁.GSM手機(jī)引起用戶感知度下降的原因.通信管理與技術(shù)，2008，（2）

篇4

1.1信息家電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)

電力線信息家電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是以家庭電力線作為傳輸介質(zhì)的局域網(wǎng)，就網(wǎng)絡(luò)本身而言，它符合通用的4層網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)．根據(jù)目前家庭網(wǎng)絡(luò)所承擔(dān)的主要業(yè)務(wù)，從網(wǎng)絡(luò)分層的角度可以將信息家電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)分為3層．

(1)物理介質(zhì)層(Media)是信息家電網(wǎng)絡(luò)的物理層，以電力線為傳輸介質(zhì)，以擴(kuò)頻載波技術(shù)(SpreadSpectrumCarrier，SSC)為信號(hào)傳輸基礎(chǔ)．

(2)底層協(xié)議層(Protocol)對(duì)應(yīng)于OSI參考模型的數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層．?dāng)?shù)據(jù)通信采用帶有避免沖突的載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn)(CSMA/CA)機(jī)制來(lái)確保數(shù)據(jù)包按照最快的路徑正確收發(fā)．網(wǎng)絡(luò)控制層從底層接收數(shù)據(jù)，并為信息家電協(xié)議提供接口．

(3)應(yīng)用程序接口層(API)是信息家電網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用層，擔(dān)負(fù)著實(shí)現(xiàn)信息家電網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部管理以及與外部互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)信息交互的重任．具體包含的功能有數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)化，信息家電功能狀態(tài)解析，信息家電服務(wù)控制管理等．

1.2協(xié)議規(guī)范

電力線信息家電網(wǎng)絡(luò)是按層的方式來(lái)組織的，每一層都建立在其下層之上，這種協(xié)議分層設(shè)計(jì)的方式也符合當(dāng)前軟件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)化和面向?qū)ο蟮乃枷耄?/p>

(1)介質(zhì)訪問(wèn)協(xié)議在信息家電網(wǎng)絡(luò)中，由于在一條電力線上接入了多個(gè)信息家電設(shè)備，而每個(gè)設(shè)備之間是平等的，沒(méi)有專門的控制中心來(lái)負(fù)責(zé)對(duì)通信信道的訪問(wèn)，對(duì)時(shí)隙也不進(jìn)行預(yù)先分配，因此需要采用預(yù)約信道的方式，即采用帶有避免沖突的載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn)機(jī)制來(lái)避免數(shù)據(jù)包出錯(cuò)．由于每個(gè)設(shè)備遇到?jīng)_突后隨機(jī)等待的時(shí)間不同，因此可以大大減少數(shù)據(jù)沖突的機(jī)會(huì)，但這種等待時(shí)間的隨機(jī)性，也造成了延時(shí)時(shí)間的不可預(yù)測(cè)，從而影響到信息家電的使用效率．

(2)通信協(xié)議基于電力線的優(yōu)勢(shì)，信息家電可以根據(jù)不同的需要和功能使用不同的標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議，如X-10，CEBus，LonWorks等．X-10接口技術(shù)是一種以電力線作為信號(hào)傳輸介質(zhì)，為家庭用戶提供家用電器的遠(yuǎn)程控制、家庭安全控制等方面應(yīng)用的通信協(xié)議．CEBus是一種針對(duì)現(xiàn)代智能家庭電子產(chǎn)品的開(kāi)放性協(xié)議(KIA-600協(xié)議)．CEBus物理層中使用最廣泛的傳輸介質(zhì)就是電力線，電力線載波信號(hào)在其上進(jìn)行傳輸時(shí)數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)10GB/s，完全可以滿足信息家電的高速通信需求．LonWorks技術(shù)的LonTalk通訊協(xié)議提供了OSI參考模型中定義的全部7層服務(wù)，便于將家用電器、電表、燈光控制設(shè)備等互相連接并與互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)集成，主要適用于信息家電網(wǎng)絡(luò)中的安全控制設(shè)備．物理層使用電力線通信技術(shù)時(shí)通信速度可達(dá)5．4kB/s．

(3)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議UPnP(universalplugandplay)協(xié)議使用開(kāi)放的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議和通用的網(wǎng)絡(luò)媒體，不僅適用于電源線網(wǎng)絡(luò)，而且其設(shè)備架構(gòu)更適合于信息家電網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備識(shí)別和訪問(wèn)控制．由于它是一種即插即用協(xié)議，因此便于信息家電的自動(dòng)發(fā)現(xiàn)與連接、自動(dòng)控制以及網(wǎng)絡(luò)互連．

1.3信息家電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)方案

基于電力線通信的信息家電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)硬件架構(gòu)．其硬件平臺(tái)實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)是在信息家電和其他智能家用設(shè)備內(nèi)部嵌入PLC芯片，作為接入互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的接口．許多新型家電設(shè)備內(nèi)部都置有微控制器，將PLC芯片通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的輸入輸出接口與各種微控制器相接，就可以實(shí)現(xiàn)信息家電網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部設(shè)備之間的通信以及與外部網(wǎng)絡(luò)的連接．信息家電、監(jiān)控設(shè)備、計(jì)算機(jī)等家庭設(shè)備若想共享互聯(lián)網(wǎng)資源，還必須在電力線上連接一個(gè)PLC路由器作為選通設(shè)備．若將PDA等移動(dòng)設(shè)備作為無(wú)線接入點(diǎn)，與掛在電力線上的各種設(shè)備進(jìn)行通信時(shí)，只需要將無(wú)線網(wǎng)絡(luò)基站作為內(nèi)置PLC芯片的信息家電即可．除了完成信息家電網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的通信外，各住宅網(wǎng)絡(luò)還可以通過(guò)電力線MODEM連接到互聯(lián)網(wǎng)上．PLC網(wǎng)關(guān)一方面負(fù)責(zé)獲取住宅內(nèi)信息家電的狀態(tài)信息，另一方面負(fù)責(zé)傳送遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的命令，同時(shí)將家電的響應(yīng)信息反饋給遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)．

2結(jié)語(yǔ)

篇5

編者按：現(xiàn)代物流是現(xiàn)代服務(wù)的主要內(nèi)容之一，具有跨部門、多行業(yè)、專業(yè)領(lǐng)域覆蓋面廣的特點(diǎn)。提高物流系統(tǒng)中供應(yīng)鏈各環(huán)節(jié)的效率、降低物流成本，引起了國(guó)內(nèi)外、業(yè)內(nèi)外各方人士的普遍關(guān)注。本文撰稿人劉放先生，多年從事商業(yè)流通科技研究，是國(guó)家級(jí)重大基礎(chǔ)研究課題“物流配送標(biāo)準(zhǔn)體系及關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)研究”項(xiàng)目負(fù)責(zé)人之一。本文是作者根據(jù)該項(xiàng)目研究成果濃縮而成。本刊從2013年第2期開(kāi)始分?jǐn)?shù)次在《前沿導(dǎo)向》欄目連載，本文是連載之七。

（3）聯(lián)合計(jì)劃、預(yù)測(cè)、補(bǔ)貨作業(yè)流程實(shí)施規(guī)范

補(bǔ)貨是指物流及供應(yīng)鏈上合作伙伴通過(guò)共享需求信息、預(yù)測(cè)信息、資源信息，來(lái)實(shí)施聯(lián)合計(jì)劃、預(yù)測(cè)和補(bǔ)貨。通過(guò)供應(yīng)鏈中的伙伴相互協(xié)作共享標(biāo)準(zhǔn)化的信息來(lái)制定目標(biāo)計(jì)劃、進(jìn)行有效的市場(chǎng)預(yù)測(cè)并實(shí)施及時(shí)訂單補(bǔ)貨，為供應(yīng)鏈中各個(gè)企業(yè)降低庫(kù)存成本、減少運(yùn)營(yíng)費(fèi)用、提高銷售額、以實(shí)現(xiàn)有關(guān)方共贏。聯(lián)合計(jì)劃、預(yù)測(cè)、補(bǔ)貨的目標(biāo)是改變現(xiàn)有的伙伴關(guān)系模式，以更精準(zhǔn)的信息使供應(yīng)鏈各方的銷售額和利潤(rùn)更大化，其流程表現(xiàn)在四個(gè)部分：全面協(xié)議和聯(lián)合商業(yè)計(jì)劃（包括各項(xiàng)目小組對(duì)銷售、庫(kù)存、零售網(wǎng)點(diǎn)分布和商品類型款式在可見(jiàn)未來(lái)的變化決策）；銷售預(yù)測(cè)協(xié)會(huì)（零售商和供應(yīng)商共同需求預(yù)測(cè)，比較和甄別各自預(yù)測(cè)曲線的不協(xié)調(diào)點(diǎn)，找出問(wèn)題并修改計(jì)劃）；定單預(yù)測(cè)協(xié)作（零售商和供應(yīng)商共享補(bǔ)貨計(jì)劃，甄別不協(xié)調(diào)點(diǎn)并解決之）；定單生成/交貨執(zhí)行（即結(jié)果數(shù)據(jù)共享，包括銷售地占、定單、運(yùn)貨班期，現(xiàn)有庫(kù)存等，甄別預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度的偏差，庫(kù)存狀況及執(zhí)行中的問(wèn)題并予以解決）。

4.基于XML的物流信息交換

在物流系統(tǒng)中，當(dāng)供應(yīng)商、制造商、批發(fā)商、零售商和顧客之間傳遞商務(wù)及其他物流信息時(shí)，雙方的電腦間進(jìn)行電子數(shù)據(jù)的交換方式一般采用EDI方式，按標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議規(guī)范化和格式化的業(yè)務(wù)信息通過(guò)電子數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，利用增值網(wǎng)或?qū)Ｓ镁W(wǎng)在不同電腦間進(jìn)行自動(dòng)交換和處理。但建設(shè)EDI增殖網(wǎng)或?qū)Ｓ镁W(wǎng)投資較大，又缺乏開(kāi)放性。這種以標(biāo)準(zhǔn)固定格式傳遞業(yè)務(wù)信息的方式，適用于交易雙方有經(jīng)常性業(yè)務(wù)聯(lián)系的大型企業(yè)之間進(jìn)行，對(duì)于只有偶爾業(yè)務(wù)聯(lián)系的企業(yè)間或小企業(yè)就很難實(shí)施，而現(xiàn)代物流系統(tǒng)及供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)，一方面需要在不同行業(yè)各類企業(yè)間進(jìn)行廣泛的業(yè)務(wù)、商務(wù)聯(lián)系；另一方面供應(yīng)鏈合作伙伴間的戰(zhàn)略聯(lián)盟雖有長(zhǎng)期性，但更多的是一種動(dòng)態(tài)同盟關(guān)系，這樣傳統(tǒng)的EDI方式就不適于這種大范圍的、動(dòng)態(tài)的信息交換，這就必須研制、、宣貫投資少、更開(kāi)放的物流信息交換標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)。（待續(xù)）

篇6

據(jù)研究人員介紹，該系統(tǒng)名為“自行組控藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)”。該網(wǎng)絡(luò)通過(guò)在家居環(huán)境中各個(gè)需要或開(kāi)或關(guān)的裝置中都嵌入藍(lán)牙裝置來(lái)組建，無(wú)論是各個(gè)居室的窗戶或是燈，又或者是各類電器設(shè)備，只需要進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)，便都可以納入該系統(tǒng)之內(nèi)。

而該系統(tǒng)配備的一個(gè)藍(lán)牙手機(jī)，則成為所有設(shè)備的遙控器。只要主人攜帶這部手機(jī)回到家中，手機(jī)就會(huì)通過(guò)藍(lán)牙裝置自動(dòng)接入家居環(huán)境中的上述網(wǎng)絡(luò)，而無(wú)需進(jìn)行有線連接或是其他的繁瑣操作。這樣，你只需要通過(guò)操作手機(jī)上簡(jiǎn)單的幾個(gè)按鈕，便可以對(duì)家中的各類設(shè)備進(jìn)行遙控了。

既然藍(lán)牙技術(shù)這么神奇，那讓我們走進(jìn)它。

藍(lán)牙技術(shù)簡(jiǎn)介

1. 藍(lán)牙簡(jiǎn)介

藍(lán)牙技術(shù)是Ericsson移動(dòng)通信公司在1994年開(kāi)始啟動(dòng)的，1998年5月，Ericsson聯(lián)合Nokia、Intel、IBM、Toshiba這4家公司一起成立了藍(lán)牙特別興趣小組（Special Interest Group，SIG），負(fù)責(zé)藍(lán)牙技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定、產(chǎn)品測(cè)試，并協(xié)調(diào)各國(guó)藍(lán)牙的具體使用。3Com、Lucent、Microsoft和Motorola很快加盟SIG，與SIG的5個(gè)創(chuàng)始公司一同成為SIG的9個(gè)倡導(dǎo)發(fā)起者。自藍(lán)牙規(guī)范1.0版推出后，藍(lán)牙技術(shù)的推廣與應(yīng)用得到了迅猛發(fā)展。截至目前，SIG的成員已經(jīng)超過(guò)了2500家，幾乎覆蓋了全球各行各業(yè)，包括通信廠商、網(wǎng)絡(luò)廠商、外設(shè)廠商、芯片廠商、軟件廠商等，甚至消費(fèi)類電器廠商和汽車制造商也加入了SIG。

“藍(lán)牙（Bluetooth）是一個(gè)開(kāi)放性的、短距離無(wú)線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，也是目前國(guó)際上最新的一種公開(kāi)的無(wú)線通信技術(shù)規(guī)范。它可以在較小的范圍內(nèi)，通過(guò)無(wú)線連接的方式、安全、低成本、低功耗的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，使得近距離內(nèi)各種通信設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)縫資源共享，也可以實(shí)現(xiàn)在各種數(shù)字設(shè)備之間的語(yǔ)音和數(shù)據(jù)通信。由于藍(lán)牙技術(shù)可以方便地嵌入到單一的CMOS芯片中，因此，特別選用于小型的移動(dòng)通信設(shè)備，使設(shè)備去掉了連接電纜的不便，通過(guò)無(wú)線建立通信。

藍(lán)牙技術(shù)工作在全球通用的2.4GHz ISM頻段。從理論上講，以2.4GHz ISM頻段運(yùn)行的技術(shù)能使用距30m以內(nèi)的設(shè)備互相連接，但實(shí)際上很難達(dá)到?，F(xiàn)階段，藍(lán)牙的發(fā)射范圍可達(dá)10m，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)8臺(tái)設(shè)備的相互聯(lián)通。當(dāng)檢測(cè)到距離小于10m時(shí)，接收設(shè)備可動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)功能；當(dāng)業(yè)務(wù)量減小或停止時(shí)，藍(lán)牙設(shè)備即可進(jìn)入低功耗工作模式。

2.藍(lán)牙中的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 跳頻技術(shù)

藍(lán)牙工作的頻段是全球通用的2.4GHz ISM頻段。該頻段對(duì)所有無(wú)線電系統(tǒng)都開(kāi)放，因此，藍(lán)牙在使用過(guò)程中經(jīng)常會(huì)遇到不可預(yù)測(cè)的干擾源，例如手機(jī)、無(wú)繩電話、微波爐等。這使得藍(lán)牙系統(tǒng)的傳送錯(cuò)誤率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于實(shí)際應(yīng)用水平，為此，采用跳頻技術(shù)是避免干擾的一項(xiàng)有效措施。

所謂跳頻技術(shù)，就是將整個(gè)頻帶分成若干跳頻信道（Hop Channel）。在一次連接中，藍(lán)牙芯片所控制的收發(fā)器按照一定的碼序列，不斷地從一個(gè)信道跳轉(zhuǎn)到另一個(gè)信道；而接收方也是按照相同的跳轉(zhuǎn)規(guī)律進(jìn)行通信。這實(shí)際上屬于一種硬件加密手段，除非第三方掌握了接收雙方的切換信道干什么，否則，從理論上是無(wú)法完整獲得信息的，而干擾源也是不可能按同樣的規(guī)律進(jìn)行干擾的。跳頻的瞬時(shí)帶寬很窄，但通過(guò)擴(kuò)展頻譜技術(shù)，可以使這個(gè)窄帶寬被成倍地?cái)U(kuò)展成寬頻帶，使擾的可能性變得很小，由此就可以保證傳送的完整性和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

2.2 糾錯(cuò)技術(shù)

在藍(lán)牙技術(shù)中使用了三種糾錯(cuò)方案：1/3比例前向糾錯(cuò)碼（1/3FEC）、2/3比例前向糾錯(cuò)碼（2/3FEC）和用于數(shù)據(jù)的自動(dòng)請(qǐng)求重發(fā)（ARQ）方式。

1/3比例前向糾錯(cuò)碼是一種較簡(jiǎn)單的糾錯(cuò)碼方式，屬于重復(fù)碼，實(shí)現(xiàn)時(shí)對(duì)每位信息重復(fù)三次。2/3比例前向糾錯(cuò)碼是一種（15，10）精簡(jiǎn)的漢明碼表示方法，用于部分分組。

使用ARQ方式，在一個(gè)時(shí)隙中傳送的數(shù)據(jù)必須在下一個(gè)時(shí)隙得到確認(rèn)（或超時(shí)）信息。只有數(shù)據(jù)在接收端通過(guò)了報(bào)頭錯(cuò)誤檢測(cè)和循環(huán)冗余檢測(cè)，被認(rèn)為無(wú)錯(cuò)后，才向發(fā)送端返回確認(rèn)信息；否則，返回一個(gè)錯(cuò)誤信息。

2.3 微微網(wǎng)

藍(lán)牙支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)和點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的通信，其最基本的網(wǎng)絡(luò)組成是微微網(wǎng)。微微網(wǎng)是通過(guò)藍(lán)牙技術(shù)連接起來(lái)的一種微型網(wǎng)絡(luò)，由一個(gè)主設(shè)備（Master）和若干個(gè)從設(shè)備（Slave）組成，且從設(shè)備最多為7臺(tái)。主設(shè)備負(fù)責(zé)通信協(xié)議的動(dòng)作，而從設(shè)備則受控于主設(shè)備。一個(gè)微微網(wǎng)可以是2臺(tái)相連的設(shè)備，也可以是8臺(tái)連在一起的設(shè)備，所有設(shè)備單元均采用同一跳頻序列。

藍(lán)牙給每個(gè)微微網(wǎng)都提供了特定的跳轉(zhuǎn)模式，因此，它允許大量的微微網(wǎng)同時(shí)存在。同一區(qū)域內(nèi)，多個(gè)微微網(wǎng)互聯(lián)形成了分散網(wǎng)。不同的微微網(wǎng)信道有不同的主單元，因而存在不同的跳轉(zhuǎn)模式。

2.4 安全性

藍(lán)牙技術(shù)的無(wú)線傳輸特性使它非常容易受到攻擊，因此，安全機(jī)制在藍(lán)牙技術(shù)中顯得尤為重要。雖然藍(lán)牙系統(tǒng)所采用的跳頻技術(shù)已經(jīng)提供了一定的安全保障，但藍(lán)牙技術(shù)仍然需要在應(yīng)用層和鏈路層上提供安全措施。該措施將用于對(duì)等環(huán)境，即藍(lán)牙系統(tǒng)每個(gè)單元中設(shè)備的匹配和加密規(guī)則都將以同樣的方法實(shí)現(xiàn)。在鏈路層，藍(lán)牙使用四個(gè)參數(shù)來(lái)保證系統(tǒng)的安全性：每個(gè)用戶唯一的48位地址、用戶的128位驗(yàn)證密鑰、用戶的8～128位加密密鑰、設(shè)備產(chǎn)生的一個(gè)128位隨機(jī)數(shù)RAND。

藍(lán)牙的低層安全是通過(guò)基帶和鏈路管理中的鑒權(quán)、匹配和加密完成的。

鑒權(quán)基于“競(jìng)爭(zhēng)-應(yīng)答”算法，是藍(lán)牙系統(tǒng)中的關(guān)鍵部分，它允許用戶為個(gè)人的藍(lán)牙設(shè)備建立一個(gè)信任域。校驗(yàn)器發(fā)送一個(gè)LMP-au-rand PDU分組給請(qǐng)求者，該P(yáng)DU（協(xié)議數(shù)據(jù)單元）分組含有一個(gè)隨機(jī)數(shù)。請(qǐng)求者根據(jù)獲取的分組計(jì)算出應(yīng)答值，然后將應(yīng)答值發(fā)回給校驗(yàn)器，驗(yàn)證應(yīng)答值是否正確。

當(dāng)兩臺(tái)設(shè)備無(wú)共用鏈接字時(shí)，則基于個(gè)人識(shí)別碼PIN和隨機(jī)數(shù)創(chuàng)建初始化字Kinit，這一過(guò)程為匹配。Kinit字在校驗(yàn)器向請(qǐng)求者發(fā)出LMP-in-rand時(shí)創(chuàng)建，然后進(jìn)行鑒權(quán)，共計(jì)算過(guò)程基于Kinit字，而不是鏈接字。通過(guò)鑒權(quán)后，鏈接字即被創(chuàng)建。

加密被用來(lái)保護(hù)連接中的個(gè)人信息，密鑰由程序的高層來(lái)管理。網(wǎng)絡(luò)傳送協(xié)議和應(yīng)用程序，可以為用戶提供一個(gè)較強(qiáng)的安全機(jī)制，需要注意的是，加密字節(jié)不同于鑒權(quán)字。鑒權(quán)字具有靜態(tài)性，而一旦建立加密字，就由運(yùn)行在藍(lán)牙設(shè)備上的具體應(yīng)用，來(lái)決定什么時(shí)候和是否需要修改加密字。

藍(lán)牙技術(shù)的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)

SIG 所頒布的藍(lán)牙規(guī)范（Specification of the Bluetooth System）就是藍(lán)牙無(wú)線通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，它規(guī)定了藍(lán)牙應(yīng)用產(chǎn)品應(yīng)遵循的標(biāo)準(zhǔn)和需要達(dá)到的要求。

藍(lán)牙規(guī)范包括核心協(xié)議（Core）與應(yīng)用框架（Profiles）兩個(gè)文件。協(xié)議規(guī)范部分定義了藍(lán)牙的各層通信協(xié)議，應(yīng)用框架指出了如何采用這些協(xié)議實(shí)現(xiàn)具體的應(yīng)用產(chǎn)品。藍(lán)牙協(xié)議規(guī)范遵循開(kāi)放系統(tǒng)互連參考模型（Open System Interconnetion/Referenced Model, OSI/RM），從低到高地定義了藍(lán)牙協(xié)議堆棧的各個(gè)層次。

按照藍(lán)牙協(xié)議的邏輯功能，協(xié)議堆棧由下至上分為3個(gè)部分：傳輸協(xié)議、中介協(xié)議和應(yīng)用協(xié)議。其功能簡(jiǎn)介如下：

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1.傳輸協(xié)議

負(fù)責(zé)藍(lán)牙設(shè)備間相互確認(rèn)對(duì)方的位置，以及建立和管理藍(lán)牙設(shè)備間的物理和邏輯鏈路。這一部分又進(jìn)一步分為低層傳輸協(xié)議和高層傳輸協(xié)議。低層傳輸協(xié)議側(cè)重于語(yǔ)音與數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸?shù)奈锢韺?shí)現(xiàn)以及藍(lán)牙設(shè)備的物理和邏輯鏈路。低層傳輸協(xié)議包括藍(lán)牙的射頻（Radio）部分、基帶與鏈路管理協(xié)議（Baseband & Link Manager Protocol, LMP）。高層傳輸協(xié)議包括邏輯鏈路控制的物理實(shí)現(xiàn)以及藍(lán)牙設(shè)備間的連接與組網(wǎng)。高層傳輸協(xié)議包括邏輯鏈路控制與適配協(xié)議（Logical Link Control and Adaptation Protocol, L2CAP）和主機(jī)控制器接口（Host Controller Interface, HCI）。這部分為高層應(yīng)用程序屏蔽了諸如跳頻序列選擇等低層傳輸操作，并為高層應(yīng)用傳輸提供了更加有效和更有利于實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)分組格式。

2.中介協(xié)議

為高層應(yīng)用協(xié)議或程序在藍(lán)牙邏輯鏈路上工作提供了必要的支持，為應(yīng)用層提供了各種不同的標(biāo)準(zhǔn)接口。這部分協(xié)議包括以下幾部分：

串口仿真協(xié)議（RFCOMM）

基于歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)（European Telecommunication Standardization Institute, ETSI）的TS07.10標(biāo)準(zhǔn)制定。該協(xié)議用于模擬串行接口環(huán)境，使得基于串口的傳統(tǒng)應(yīng)用僅作少量的修改或者不做任何修改可以直接在該層上運(yùn)行。

服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議（Service Discovery Protocol，SDP）

為實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙設(shè)備之間相互查詢及訪問(wèn)對(duì)方提供的服務(wù)。

IrDA（Infrared Data Association）互操作協(xié)議

藍(lán)牙規(guī)范采用了IrDA的對(duì)象交換協(xié)議（OBEX），使得傳統(tǒng)的基于紅外技術(shù)的對(duì)象（如電子名片（vCard）和電子日歷（vCal）等）交換應(yīng)用同樣可以運(yùn)行在藍(lán)牙無(wú)線接口之上。

網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)協(xié)議

該部分協(xié)議包括點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議（Point to Point Protocol, PPP）、網(wǎng)際協(xié)議（Internet Protocol, IP）、傳輸控制協(xié)議（Transfer Control Protocol, TCP）和用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議（User Datagram Protocol, UDP）等，用于實(shí)現(xiàn)藍(lán)牙設(shè)備的撥號(hào)上網(wǎng)，或通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)訪問(wèn)Internet 和本地局域網(wǎng)。

電話控制協(xié)議

該協(xié)議包括TCS、AT指令集和音頻。電話控制協(xié)議性能（Telephone Control Protocol Specification，TCS）是基于國(guó)際電信聯(lián)盟電信標(biāo)準(zhǔn)化部門（International Telecommunication Union-Telecommunication，ITU-T）的Q.931標(biāo)準(zhǔn)制定的，用于支持電話功能；藍(lán)牙直接在基帶上處理音頻信號(hào)（主要指數(shù)字語(yǔ)音信號(hào)），采用SCO鏈路傳輸語(yǔ)音，可以實(shí)現(xiàn)頭戴式耳機(jī)和無(wú)繩電話等的應(yīng)用。

3.應(yīng)用協(xié)議

是指那些位于藍(lán)牙協(xié)議堆棧之上的應(yīng)用軟件和其中所涉及的協(xié)議，包括開(kāi)發(fā)驅(qū)動(dòng)各種諸如撥號(hào)上網(wǎng)和通信等功能的藍(lán)牙應(yīng)用程序。藍(lán)牙規(guī)范提供了傳輸層及中介層定義和應(yīng)用框架，在傳輸層及中介層之上，不同的藍(lán)牙設(shè)備必須采用統(tǒng)一符合藍(lán)牙規(guī)范的形式；而在應(yīng)用層上，完全由開(kāi)發(fā)人員自主實(shí)現(xiàn)。事實(shí)上，許多傳統(tǒng)的應(yīng)用都可以幾乎不用修改就在藍(lán)牙協(xié)議堆棧之上運(yùn)行，如基于串口和OBEX協(xié)議的應(yīng)用。通常藍(lán)牙技術(shù)應(yīng)用程序接口（Application Programming Interface，API）函數(shù)的開(kāi)發(fā)由開(kāi)發(fā)工具的設(shè)計(jì)人員來(lái)完成，這樣有利于藍(lán)牙技術(shù)與各類應(yīng)用的緊密結(jié)合。

藍(lán)牙技術(shù)在智能家居系統(tǒng)中的應(yīng)用

由于藍(lán)牙技術(shù)的免布線、低成本、低功耗、高速率、高可靠性和兼容性等特點(diǎn)，使得基于藍(lán)牙技術(shù)的智能家居系統(tǒng)能為人們所接受。

家庭電器控制

嵌入了藍(lán)牙芯片的“信息家電”，也具有了網(wǎng)絡(luò)信息終端的功能，可以主動(dòng)地、獲取和處理相關(guān)信息，使得個(gè)人家庭與現(xiàn)代信息社會(huì)的信息高速公路通信網(wǎng)緊密相連。可以設(shè)想一下，所有的信息家電通過(guò)一個(gè)遙控器來(lái)進(jìn)行控制，既可以控制電視，也可以控制計(jì)算機(jī)和空調(diào)器，同時(shí)還可以用作無(wú)繩電話或者移動(dòng)電話，甚至可以在這些信息家電之間共享有用的信息，在家庭內(nèi)部形成一個(gè)個(gè)人智能網(wǎng)絡(luò)。

家庭流量計(jì)費(fèi)

目前，大多數(shù)遠(yuǎn)傳計(jì)量系統(tǒng)采用如下方式：在各個(gè)房間內(nèi)的遠(yuǎn)傳表，通過(guò)專用的布線系統(tǒng)連接至各個(gè)節(jié)點(diǎn)流量控制器，再匯總到物業(yè)管理中心進(jìn)行上位管理。在智能家居系統(tǒng)中如果采用了藍(lán)牙技術(shù)，就會(huì)出現(xiàn)新的三表遠(yuǎn)傳流量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)的局面。

通過(guò)在支持藍(lán)牙的微芯片中置入相應(yīng)程序，并置入流量表中，可以去掉流量表與節(jié)點(diǎn)控制器之間的連線，使每個(gè)計(jì)量末端采用無(wú)線方式，降低系統(tǒng)由于線路損壞而帶來(lái)的系統(tǒng)故障，提高了系統(tǒng)的可靠性。

安防系統(tǒng)

智能家居的基本目標(biāo)為人們提供一個(gè)舒適、安全、方便和高效率的生活環(huán)境。這就需要一個(gè)安全的家庭體系，其中既包括人身和家庭財(cái)產(chǎn)的安全，也包括家庭設(shè)備的安全。為了實(shí)現(xiàn)這種安全體系，需要配備相關(guān)的防衛(wèi)措施，例如電子門禁、對(duì)講系統(tǒng)、電子防盜系統(tǒng)、玻璃破檢測(cè)報(bào)警系統(tǒng)、室內(nèi)跑水檢測(cè)與報(bào)警系統(tǒng)、室內(nèi)有毒/害氣體的檢測(cè)等。

報(bào)警控制器連接至社警鈴、報(bào)警指示燈、電話，若報(bào)警，可按預(yù)先設(shè)置的若干個(gè)電話號(hào)碼，自動(dòng)拔通進(jìn)行報(bào)警，并報(bào)出家中具體是哪個(gè)系統(tǒng)報(bào)警了。

藍(lán)牙技術(shù)可以使數(shù)據(jù)采集和家庭安防監(jiān)控靈活方便，擺脫了布線系統(tǒng)的束縛。

篇7

近兩年數(shù)據(jù)泄漏事件接連發(fā)生，讓企業(yè)對(duì)業(yè)務(wù)安全及應(yīng)用安全的重視達(dá)到前所未有的高度。杭州安恒信息技術(shù)有限公司（簡(jiǎn)稱安恒信息）總裁范淵對(duì)當(dāng)前的Web應(yīng)用安全現(xiàn)狀非常擔(dān)憂，在他看來(lái)，“我們現(xiàn)在面臨的是一個(gè)岌岌可危的網(wǎng)絡(luò)安全環(huán)境，用戶就好比《皇帝的新裝》中的帝王一樣，毫無(wú)隱私可言” 。

90%以上WAF可能被繞過(guò)

黑客的攻擊目標(biāo)正在從網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器轉(zhuǎn)向Web應(yīng)用。“近些年，云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)備受關(guān)注，但人們卻忽略了一個(gè)本質(zhì)問(wèn)題——安全。沒(méi)有安全的保障，一切新技術(shù)、新趨勢(shì)都是一紙空談，很容易成為新興攻擊方式誕生的溫床，其結(jié)果是造成無(wú)盡的危害?！卑埠阈畔踩?wù)部副總監(jiān)吳卓群從產(chǎn)品及技術(shù)的角度指出：“盡管Web 應(yīng)用的各個(gè)層面都已使用各種技術(shù)來(lái)確保其安全性，但由于Web應(yīng)用的開(kāi)放性、各種Web軟硬件漏洞的不可避免性，以及網(wǎng)絡(luò)攻擊技術(shù)日趨成熟，三分之二的Web站點(diǎn)都相當(dāng)脆弱。然而，絕大多數(shù)企業(yè)仍然將IT支出花在了購(gòu)買網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)器安全解決方案上，對(duì)于Web應(yīng)用的安全防護(hù)，并沒(méi)有采取針對(duì)性的有效措施。”

WAF（Web應(yīng)用防火墻）是企業(yè)應(yīng)對(duì)Web應(yīng)用攻擊的主要方法。但是，隨著攻擊技術(shù)的日新月異，攻擊方式的不斷變化，攻擊者仍然會(huì)經(jīng)常讓企業(yè)感到措手不及：針對(duì)Web應(yīng)用的零日攻擊屢屢得逞；社交工程學(xué)攻擊、APT攻擊則讓企業(yè)遭受重創(chuàng)……

美國(guó)舉辦的2012黑帽大會(huì)上披露的一個(gè)消息令人咂舌：安全廠商Qualys工程經(jīng)理Ivan Ristic用一個(gè)新的工具測(cè)試WAF是否存在漏洞，結(jié)果是WAF可以被150多種協(xié)議級(jí)避讓技巧繞過(guò)。這意味著黑客只要稍微修改惡意請(qǐng)求的URL路徑，就可以輕松繞過(guò)WAF的檢測(cè)。對(duì)此，吳卓群認(rèn)為：“WAF本是保護(hù)Web應(yīng)用安全的設(shè)備，但它卻缺乏足夠的安全測(cè)試，有大量攻擊手段和方法可完全繞過(guò)WAF的防護(hù)策略，對(duì)Web網(wǎng)站進(jìn)行攻擊。更大的風(fēng)險(xiǎn)是，攻擊者利用解析錯(cuò)誤徹底繞過(guò)安全防護(hù)策略。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)外無(wú)論是硬件WAF還是云WAF，至少有90%以上存在被徹底繞過(guò)的風(fēng)險(xiǎn)?！?/p>

主動(dòng)防御的安全策略

面對(duì)攻擊者多種多樣的繞過(guò)方法，WAF廠商該如何應(yīng)對(duì)？安恒信息的策略是變被動(dòng)為主動(dòng)。“作為國(guó)內(nèi)最早研發(fā)Web應(yīng)用防火墻的企業(yè)，安恒信息逐漸認(rèn)識(shí)到這點(diǎn)?！眳亲咳罕硎?，“經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐，安恒信息總結(jié)出一套可行的技術(shù)方法，有效地解決了目前針對(duì)WAF的繞過(guò)保護(hù)問(wèn)題，使得WAF成為實(shí)實(shí)在在的能有效抵御Web攻擊的最佳防御方式?！?/p>

從2007年國(guó)內(nèi)第一款透明Web應(yīng)用防火墻至今，安恒信息在WAF領(lǐng)域成果累累，其WAF產(chǎn)品明御Web應(yīng)用防火墻不僅內(nèi)置了30余類的通用Web攻擊特征，能夠有效防御來(lái)自外部的SQL注入、文件注入、命令注入、配置注入、LDAP注入和跨站腳本等攻擊，而且通過(guò)HTTP協(xié)議規(guī)范性檢測(cè)，可以實(shí)現(xiàn)Web主動(dòng)防御功能，比如通過(guò)設(shè)置請(qǐng)求頭長(zhǎng)度限制、請(qǐng)求編碼類型限制等方式，能有效攔截大部分非法的未知攻擊行為。

篇8

【關(guān)鍵詞】NATVPNIPSec通道安全

一、前言

采用RFC1918編址方式節(jié)約IP地址的方法通稱為NAT，NAT分為三類：靜態(tài)NAT、動(dòng)態(tài)NAT、NAPT。NAPT應(yīng)用最為廣泛。NAT技術(shù)是為了節(jié)約IP地址，在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部采用私有地址，在出口采用公網(wǎng)地址，內(nèi)部地址要訪問(wèn)外網(wǎng)時(shí)，需要將內(nèi)網(wǎng)地址轉(zhuǎn)換為公網(wǎng)地址，這種轉(zhuǎn)換主要是IP地址和端口的轉(zhuǎn)換，涉及到修改每個(gè)IP包的IP地址和端口值。而IPSec是一套網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議規(guī)范，常用于組建VPN，構(gòu)建兩個(gè)遠(yuǎn)程局域網(wǎng)之間的安全隧道，進(jìn)而把位于兩地的兩個(gè)局域網(wǎng)合并成一個(gè)可以通過(guò)不安全的互聯(lián)網(wǎng)相互聯(lián)系的一個(gè)局域網(wǎng)，而IPSec中使用的協(xié)議不允許修改IP報(bào)頭內(nèi)容，因此，NAT和IPSec相互矛盾，不能在一起混用。雖然目前有一些方法克服這種矛盾，比如IP OVER TCP，IP OVER UDP，NAT-T等，但是都是對(duì)IP報(bào)文結(jié)構(gòu)的一種破壞，本文根據(jù)NAT和IPSec的不同用途，客戶端采用NAT和IPSec分別訪問(wèn)不同的對(duì)象，在配置上巧妙避開(kāi)矛盾，使兩種協(xié)議各司其職，互不影響。

二、NAT結(jié)構(gòu)分析

私有網(wǎng)絡(luò)192.168.1.0/24的多臺(tái)計(jì)算機(jī)，需要訪問(wèn)internet，但是只有一個(gè)公網(wǎng)地址，在路由器R1上啟用NAPT功能，將源地址為192.168.1.x的私有地址轉(zhuǎn)換成internet中可以識(shí)別和交換的公網(wǎng)地址200.1.1.1，同時(shí)將端口進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)換，并在R1中儲(chǔ)存對(duì)應(yīng)表，如圖1所示。

三、IPSec VPN解析

IPSec是一種IP層的數(shù)據(jù)加密方法，它包含兩種模式：傳輸模式和隧道模式，有兩種封裝：AH和ESP，兩種模式和兩種封裝共組合成四種應(yīng)用，比較常見(jiàn)的是隧道模式的ESP封裝。其基本封裝原理如圖2所示。

四、配置與驗(yàn)證

試驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D3所示。

4.1NAT配置與驗(yàn)證

首先在R1上設(shè)置NAT，排除到對(duì)端的流量，其余流量均采用NAT。

R1（config）#access list 102 deny ip 192.168.1.0 0.0.0.255 172.16.1.0 0.0.0.255

R1（config）#access list 102 permit ip any any

R1（config）#ip nat inside source list 102 int f0/1 overload

R1（config）#int f0/1

R1（config）#ip nat outside

R1（config）#int f0/0

R1（config）#ip nat inside

在R3上設(shè)置NAT，排除到對(duì)端的流量，其余流量均采用NAT。

R3 （config）#access list 102 deny ip 172.16.1.0 0.0.0.255 192.168.1.0.0.0.0.255

R3（config）#access list 102 permit ip any any

R3（config）#ip nat inside source list 102 int f0/1 overload

R3（config）#int f0/1

R3（config）#ip nat outside

R3（config）#int f0/0

R3（config）#ip nat inside

實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是NAT的訪問(wèn)控制列表范圍的規(guī)定，前往對(duì)端私用網(wǎng)絡(luò)的源IP不要轉(zhuǎn)換，而去往公網(wǎng)的源地址需要轉(zhuǎn)換，采用debug ip nat驗(yàn)證NAT轉(zhuǎn)換過(guò)程。

4.2IPSec配置與驗(yàn)證

第一步配置IKE協(xié)商

R1（config）#crypto isakmp policy 100建立IKE協(xié)商策略

R1（config-isakmap）# authentication pre-share預(yù)共享密鑰認(rèn)證

R1 （config）# crypto isakmp key wwp address 201.1.1.2設(shè)置共享密鑰和對(duì)端地址

R3（config）#crypto isakmp policy 100建立IKE協(xié)商策略

R3（config-isakmap）# authentication pre-share預(yù)共享密鑰

R3 （config）# crypto isakmp key wwp address 200.1.1.1設(shè)置共享密鑰和對(duì)端地址

第二步配置IPSEC相關(guān)參數(shù)

R1 （config）# crypto ipsec transform-set wwpset esp-des配置轉(zhuǎn)換集、驗(yàn)證算法、加密算法

R1（config）# access-list 101 permit ip 192.168.1.0 0.0.0.255 172.16.1.0 0.0.0.255定義訪問(wèn)控制列表

R2 （config）# crypto ipsec transform-set wwpset esp-des傳輸模式

R2（config）# access-list 101 permit ip 172.16.1.0 0.0.0.255 192.168.1.0 0.0.0.255

第三步應(yīng)用配置到接口

R1 （config）#crypto map wwpmap 110 ipsec-isakmp采用IKE協(xié)商，優(yōu)先級(jí)為110

R1（config-crypto-map）#set peer 201.1.1.2指定VPN鏈路對(duì)端IP地址

R1 （config-crypto-map）#set transform-set wwpset指定轉(zhuǎn)換集

R1（config-crypto-map）#match address 101指定訪問(wèn)控制列表，匹配信息流

R1（config）# int f0/1

R1（config-if）# crypto map wwpmap應(yīng)用此表到端口

R3 （config）#crypto map wwpmap 110 ipsec-isakmp采用IKE協(xié)商，優(yōu)先級(jí)為110

R2（config-crypto-map）#set peer 200.1.1.1指定VPN鏈路對(duì)端的IP地址

R2 （config-crypto-map）#set transform-set wwpset指定轉(zhuǎn)換集

R2（config-crypto-map）#match address 101指定訪問(wèn)控制列表匹配需要加密的信息流

R2（config）# int f0/1

R2（config-if）# crypto map wwpmap應(yīng)用此表到端口

IPSEC VPN配置完成后，首先采用ping命令，測(cè)試到對(duì)端私網(wǎng)和公網(wǎng)是否暢通；其次，采用show命令查看IPSec狀態(tài)，R1#show crypto ipsec sa，R1#show crypto isakmp sa，R1# show crypto isakmp policy；最后，采用debug crypto isakmp和debug crypto ipsec命令，查看IPSec運(yùn)行情況。

五、結(jié)論

根據(jù)VPN和NAT的不同應(yīng)用范圍，靈活配置策略，精細(xì)化配置測(cè)試，可以采用不同信息流量采用不同途徑的方法，分別使用NAT和VPN，達(dá)到到達(dá)對(duì)端采用VPN，到達(dá)公網(wǎng)采用NAT，各司其職，既保障了訪問(wèn)公網(wǎng)的靈活性，又保證了私網(wǎng)通信的安全性。

參考文獻(xiàn)

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[5]黃益彬，呂洋，楊維永.智能終端網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)設(shè)計(jì).計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代化[J]，2012，12：106-109

[6]程龍，張學(xué)平，王海濤.基于OPNET的IPSec協(xié)議性能監(jiān)測(cè)與仿真.計(jì)算機(jī)安全[J]，2012，11：51-55

篇9

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；課程性質(zhì)；教學(xué)的開(kāi)發(fā)思路；教學(xué)內(nèi)容和要求；課程考核

1課程性質(zhì)

“無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)”涉及通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和傳感器技術(shù)等多種技術(shù)領(lǐng)域，因此本課程是一門理論綜合性高，應(yīng)用實(shí)踐性強(qiáng)的課程。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)和實(shí)踐，旨在使學(xué)生了解WSN和ZigBee協(xié)議規(guī)范的基礎(chǔ)知識(shí)，為進(jìn)行ZigBee項(xiàng)目開(kāi)發(fā)提供了理論基礎(chǔ)。

2課程設(shè)計(jì)理念

在本課程教學(xué)設(shè)計(jì)過(guò)程中，遵循“項(xiàng)目為載體，模塊遞進(jìn)”的原則，在夯實(shí)學(xué)生WSN和ZigBee協(xié)議理論基礎(chǔ)的同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)ZigBee技術(shù)的應(yīng)用能力，并引進(jìn)ZigBee項(xiàng)目，采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)的方式，充分體現(xiàn)WSN的教學(xué)實(shí)踐。將專業(yè)教學(xué)過(guò)程，技能訓(xùn)練過(guò)程有機(jī)結(jié)合起來(lái)，有效地提高課程教學(xué)的實(shí)踐性、開(kāi)發(fā)性和有效性。

3課程開(kāi)發(fā)思路

本課程的教學(xué)過(guò)程要實(shí)現(xiàn)課堂案例教學(xué)和實(shí)踐任務(wù)導(dǎo)向教學(xué)相結(jié)合，將項(xiàng)目式案例引入課堂教學(xué)，以真實(shí)項(xiàng)目為對(duì)象進(jìn)行工作導(dǎo)向組織教學(xué)，從教學(xué)過(guò)程和形式上體現(xiàn)“學(xué)”和“做”的緊密結(jié)合。課程模擬完成企業(yè)“項(xiàng)目任務(wù)”貫穿整個(gè)教學(xué)過(guò)程。通過(guò)問(wèn)題、項(xiàng)目導(dǎo)入（實(shí)踐）學(xué)生思考、分析、回答、教師評(píng)議、總結(jié)（理論）擴(kuò)展應(yīng)用（實(shí)踐）的方式進(jìn)行，使授課內(nèi)容與工作實(shí)際緊密結(jié)合[2]。項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中教師加強(qiáng)對(duì)學(xué)生的引導(dǎo)，并且進(jìn)行過(guò)程性評(píng)價(jià)，教會(huì)學(xué)生怎樣應(yīng)付大量的信息，引導(dǎo)學(xué)生如何在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)新知識(shí)，掌握新內(nèi)容。教師要成為教學(xué)策劃和導(dǎo)演，在教學(xué)過(guò)程中起指導(dǎo)作用[3]。

4課程目標(biāo)

本課程的項(xiàng)目強(qiáng)調(diào)從學(xué)生的學(xué)習(xí)和認(rèn)知水平出發(fā)，通過(guò)理論、實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)方式，邊講邊學(xué)、邊學(xué)邊做、做中學(xué)、學(xué)中做，把學(xué)生培養(yǎng)成為具有良好職業(yè)道德的、具有嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)、程序設(shè)計(jì)的管理理論和實(shí)踐能力的、具有可持續(xù)發(fā)展能力的高素質(zhì)高技能型物聯(lián)網(wǎng)專門人才，以適應(yīng)市場(chǎng)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)人才的需求[4]。

5課程內(nèi)容和要求

本課程的內(nèi)容主要包括以下4大模塊：無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線片上系統(tǒng)、ZigBee網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、TIZ-Stack協(xié)議棧的使用，具體要求如表1所示。

6課程考核

本課程的考核采用過(guò)程考核和結(jié)果考核相結(jié)合的方法。過(guò)程考核根據(jù)課堂提問(wèn)、課堂練習(xí)、課后作業(yè)和學(xué)習(xí)態(tài)度而定，是形成性考核；結(jié)果考核根據(jù)學(xué)生的考試成績(jī)而定。本課程對(duì)各學(xué)習(xí)模塊的考核標(biāo)準(zhǔn)如下文所示。6.1無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)能夠闡述WSN的特點(diǎn)、體系結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)。6.2無(wú)線片上系統(tǒng)（1）會(huì)對(duì)芯片GPIO相關(guān)寄存器進(jìn)行配置。（2）根據(jù)開(kāi)關(guān)Led的原理，會(huì)設(shè)置Led驅(qū)動(dòng)。（3）會(huì)切換時(shí)鐘源來(lái)控制時(shí)鐘頻率。（4）能夠設(shè)置外部中斷相關(guān)寄存器。（5）會(huì)使用串口通信收發(fā)字符串。（6）能夠獲取片內(nèi)溫度傳感器的溫度值，并能通過(guò)串口發(fā)送到上位機(jī)。（7）會(huì)根據(jù)定時(shí)器中斷配置步驟來(lái)會(huì)配置T1寄存器，完成T1中斷程序。（8）會(huì)設(shè)置睡眠定時(shí)器的定時(shí)間隔，會(huì)設(shè)置系統(tǒng)功耗模式。本課程的教學(xué)不是單一機(jī)械地向?qū)W生傳授知識(shí)和技能，也不是一種向?qū)W生灌輸式傳授知識(shí)的過(guò)程，而是一種啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生自主探索學(xué)習(xí)、總結(jié)、體會(huì)知識(shí)和技能的過(guò)程。

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篇10

在現(xiàn)有的即時(shí)通信系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)音視頻通信的核心組件包括音視頻處理框架和即時(shí)通信協(xié)議兩個(gè)部分。音視處理框架集成了音視頻采集、音視頻編解碼、音視頻分流控制、音視頻數(shù)據(jù)流網(wǎng)絡(luò)擁塞控制等技術(shù)模塊，能夠完成音視頻數(shù)據(jù)流的采集、編碼、分流等基本處理流程;即時(shí)通信協(xié)議則負(fù)責(zé)為音視頻數(shù)據(jù)協(xié)商傳輸通道，并且在協(xié)商好的傳輸通道上建立對(duì)應(yīng)的連接，從而為音視頻數(shù)據(jù)的順暢傳輸提供保障。

1即時(shí)通信協(xié)議

即時(shí)通信協(xié)議是進(jìn)行即時(shí)通信必須遵循的信息規(guī)范，主要負(fù)責(zé)完成用戶信息傳輸通道協(xié)商，客戶端與服務(wù)器通信信令傳輸控制等任務(wù)。XMPP是主流即時(shí)通信協(xié)議之一，是基于可擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言(XML)的協(xié)議，其繼承了在XML的高可擴(kuò)展性，可以通過(guò)發(fā)送擴(kuò)展的信息來(lái)處理用戶需求。目前最常用的即時(shí)通信協(xié)議體系主要是SIP和XMPP協(xié)議體系，兩者都可以完成音視頻通信功能。另外，一些商業(yè)公司自行開(kāi)發(fā)私有的即時(shí)通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)了相對(duì)封閉的通信環(huán)境，例如QQ和MSN。XMPP協(xié)議是個(gè)總稱，包括核心協(xié)議，擴(kuò)展協(xié)議等。

核心協(xié)議只規(guī)定了很小、很基本的一些功能，大部分功能都是在擴(kuò)展協(xié)議中規(guī)定的。實(shí)際上，XMPP協(xié)議只是作為協(xié)商協(xié)議應(yīng)用，真正的P2P連接和實(shí)時(shí)通信是通過(guò)其擴(kuò)展協(xié)議實(shí)現(xiàn)的。Jingle就是典型的擴(kuò)展協(xié)議案例。Jingle［6］是Google開(kāi)發(fā)的XMPP協(xié)議上的擴(kuò)展，其解決了在XMPP協(xié)議體系下點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的P2P連接問(wèn)題。Jingle協(xié)議提供了多種傳輸方式用于數(shù)據(jù)傳輸，而針對(duì)多媒體數(shù)據(jù)的最為常見(jiàn)的模式是兩種UDP傳輸方式。一種傳輸模型是RAWUDP［9］，RAWUDP是在UDP協(xié)議上發(fā)送媒體數(shù)據(jù)包的傳輸通道模型，可以實(shí)現(xiàn)在同一局域網(wǎng)下的P2P連接，沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)穿越功能，無(wú)法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信;另一種模型則是功能更為強(qiáng)大的ICE－UDP［8］，ICE－UDP也是在UDP協(xié)議上發(fā)送媒體數(shù)據(jù)包，并且可以實(shí)現(xiàn)具有防火墻的網(wǎng)絡(luò)穿越和ICE連接性檢查，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信。ICE是標(biāo)準(zhǔn)的建立P2P連接性檢查的協(xié)議，其自身不能獨(dú)立工作，必需在信號(hào)通道的協(xié)調(diào)下建立連接，而XMPP協(xié)議就可以作為ICE通道協(xié)商的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。

基于Jingle/XMPP協(xié)議實(shí)現(xiàn)的即時(shí)通信框圖如圖1所示。Jingle通過(guò)XMPP完成P2P通道的協(xié)商任務(wù)，同時(shí)通過(guò)Jingle協(xié)議建立P2P通道并進(jìn)行連接性檢查，然后建立并完成RTP會(huì)話，從而完成音視頻通信。如果選擇ICE－UDP通道傳輸模型進(jìn)行RTP視頻數(shù)據(jù)傳輸，XMPP服務(wù)器可以使用STUN［2］服務(wù)器收集用戶的地址，包括NAT［3］后面的私有地址以及NAT與互聯(lián)網(wǎng)連接的公共地址，并且以此為基礎(chǔ)建立映射機(jī)制，完成會(huì)話參與者跟具體的網(wǎng)絡(luò)地址間的轉(zhuǎn)換和NAT穿越。

2音視頻處理框架

即時(shí)通信系統(tǒng)中的音視頻處理框架主要為用戶提供一組多媒體數(shù)據(jù)處理的接口，用戶可以用這些接口實(shí)現(xiàn)從多媒體采集卡上獲得數(shù)據(jù)，進(jìn)行壓縮編碼、格式轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)封包等一系列操作，從而完成多媒體的實(shí)時(shí)處理傳輸功能，大大簡(jiǎn)化多媒體處理的復(fù)雜性。目前具有二次開(kāi)發(fā)功能的音視頻處理框架包括Gstreamer，Directshow，Opencore等。其中DirectShow是微軟公司在ActiveMovie和VideoforWindows基礎(chǔ)上推出的基于COM的流媒體處理開(kāi)發(fā)包。運(yùn)用DirectShow可以很方便地從支持Windows驅(qū)動(dòng)模型的采集卡上捕獲數(shù)據(jù)，并進(jìn)行相應(yīng)的后期處理乃至存儲(chǔ)到文件中。OpenCore則是手機(jī)操作系統(tǒng)Android的多媒體核心，OpenCore的代碼非常龐大，是一個(gè)基于C++的實(shí)現(xiàn)，定義了全功能的操作系統(tǒng)移植層，各種基本的功能均被封裝成類的形式，各層次之間的接口多使用繼承等方式。而基于Linux平臺(tái)的GStreamer則是完全開(kāi)源的多媒體框架庫(kù)，利用其可以構(gòu)建一系列媒體處理模塊，包括從簡(jiǎn)單的Ogg播放功能到復(fù)雜的音頻混音和視頻非線性編輯處理。Gstreamer應(yīng)用非常廣泛，大多數(shù)手機(jī)平臺(tái)及個(gè)人電腦Linux平臺(tái)均采用Gstreamer進(jìn)行音視頻處理開(kāi)發(fā)。

2.1Gstreamer音視頻處理

Gstreamer通過(guò)其模塊化設(shè)計(jì)理念，更加便于構(gòu)建流媒體應(yīng)用程序。它將各個(gè)模塊封裝起來(lái)，以元件的形式提供給用戶使用。用戶可以利用庫(kù)中原有的元件進(jìn)行應(yīng)用程序的編程，同樣也可以編寫元件，然后插入到庫(kù)中，以便日后調(diào)用時(shí)使用。如果只利用庫(kù)中的元件來(lái)實(shí)現(xiàn)特定功能，只需要采用模塊化的方式編寫應(yīng)用程序［4］。Gstreamer實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)內(nèi)簡(jiǎn)單多媒體音視頻傳輸發(fā)送端的框圖如圖2所示。對(duì)于視頻數(shù)據(jù)流，Gstreamer在發(fā)送端將攝像頭(v4l2src1)采集的數(shù)據(jù)依次經(jīng)過(guò)色度空間轉(zhuǎn)換(ffmpegcsp1)、H263視頻編碼(ffenc_h263p1)、RTP［1］載荷頭添加(rtph263ppay1)，在gstrtpbin中實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議(RTP)和實(shí)時(shí)傳輸控制協(xié)議(RTCP)數(shù)據(jù)包整合，并添加發(fā)送報(bào)告的背景時(shí)鐘時(shí)間戳，便于在接受端進(jìn)行音視頻同步播放，然后發(fā)到UDP端口(udpsink)。在接收端，從UDP端口截獲的數(shù)據(jù)依次經(jīng)過(guò)RTP和RTCP數(shù)據(jù)包解析、RTP載荷頭解碼、H263解碼器解碼視頻數(shù)據(jù)、色度空間轉(zhuǎn)換，最后經(jīng)過(guò)視頻顯示插件顯示到窗口中。其中g(shù)strtpbin是進(jìn)行RTP會(huì)話管理的核心組件，可以完成RTP數(shù)據(jù)包傳輸控制、RTCP數(shù)據(jù)包生成、沖突檢測(cè)、音視頻分流等任務(wù)。

2.2Farsight視頻會(huì)議框架

通過(guò)Gstreamer開(kāi)發(fā)庫(kù)中的基礎(chǔ)元件可以完成音視頻處理的功能，并且可以進(jìn)行簡(jiǎn)單的局域網(wǎng)內(nèi)視頻通信。但是，在視頻會(huì)議等復(fù)雜應(yīng)用中經(jīng)常包含多個(gè)多媒體會(huì)話，而且多媒體會(huì)話之間的協(xié)調(diào)非常復(fù)雜，需要通過(guò)更為高層的處理框架來(lái)實(shí)現(xiàn)會(huì)話管理的功能。Farsight是以Gstreamer為基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)的視頻會(huì)議框架，它能夠提供一套完整的為多媒體流協(xié)議編寫插件的應(yīng)用程序接口，同時(shí)還為用戶提供API調(diào)用這些插件。即時(shí)通信應(yīng)用程序可以使用Farsight進(jìn)行音視頻會(huì)議，而無(wú)須擔(dān)心底層的數(shù)據(jù)流和NAT穿越的問(wèn)題。因?yàn)镕arsight［5］是以Gstre-amer為基礎(chǔ)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，所以開(kāi)發(fā)新的元件能夠和已有的Gstreamer元件整合，實(shí)現(xiàn)完成視頻會(huì)議功能的多媒體框架。Farsight可以包含多路音視頻會(huì)話流，包含多個(gè)會(huì)話參與者，具有強(qiáng)大的音視頻會(huì)話管理功能。它通過(guò)模塊化設(shè)計(jì)為許多即時(shí)通信軟件提供音視頻會(huì)議的服務(wù)，大大擴(kuò)展了多媒體處理的功能，并且可以實(shí)現(xiàn)更為強(qiáng)大的視頻會(huì)議功能。目前很多即時(shí)通信客戶端軟件都采用Farsight完成音視頻通信。本文以Gstreamer/Farsight音視頻處理框架為重點(diǎn)，詳述其內(nèi)部結(jié)構(gòu)及功能實(shí)現(xiàn)。

Farsight中包括4個(gè)核心概念:會(huì)議(Conference)、會(huì)話(Session)、參與者(Participant)、流(Stream)。會(huì)話參與者是指多媒體數(shù)據(jù)源，可以是音頻或視頻等;會(huì)話則代表一路音頻或視頻會(huì)話，通常有一個(gè)媒體類型和一個(gè)輸出端;會(huì)議則代表一個(gè)多媒體會(huì)議，可以包含多路會(huì)話，并且完成多路會(huì)話的協(xié)調(diào)管理;當(dāng)參與者加入到會(huì)話中，就將多媒體數(shù)據(jù)引入會(huì)話中，使得數(shù)據(jù)能夠流動(dòng)，從而構(gòu)成數(shù)據(jù)流。另外，F(xiàn)arsight實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)層的抽象，即將網(wǎng)絡(luò)抽象為一個(gè)發(fā)射器對(duì)象，當(dāng)數(shù)據(jù)流被創(chuàng)建時(shí)就會(huì)建立發(fā)射器對(duì)象，然后通過(guò)設(shè)置發(fā)射器參數(shù)確定發(fā)送的目的地址。實(shí)際上，F(xiàn)arsight并沒(méi)有參與多媒體數(shù)據(jù)的采集和打包工作，它只是為多媒體數(shù)據(jù)流傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)端進(jìn)行發(fā)送提供了一個(gè)通道，并且對(duì)通道進(jìn)行協(xié)調(diào)管理，保證不同的會(huì)話參與者與其特定的數(shù)據(jù)流綁定以防止收發(fā)混淆。

Farsight實(shí)現(xiàn)RTP視頻會(huì)議的結(jié)構(gòu)如圖3所示，其中FsRTPConference是Farsight框架下的一種插件，主要的RTP會(huì)話管理功能都在這個(gè)組件中實(shí)現(xiàn)。FsRTPConference中可以同時(shí)存在多路FsSession，每一路FsSession因參與者或音媒體源的不同代表不同的多媒體會(huì)話。編解碼器在雙方建立連接前無(wú)法確定，只有當(dāng)通信雙方的客戶端協(xié)商之后，才會(huì)根據(jù)具體的編解碼器名字調(diào)用并進(jìn)行插件的連接。

Farsight通過(guò)將gstrtpbin封裝到FsRTPConference中，添加一些其他的必要組件，實(shí)現(xiàn)RTP會(huì)話。RTP管理器主要由gstrtpbin負(fù)責(zé)完成RTP會(huì)話管理的操作。在發(fā)送端，視頻源和音頻源通過(guò)Sink接入到會(huì)話中，編解碼器協(xié)商成功后，將編碼器與數(shù)據(jù)源和過(guò)濾元件連接，然后通過(guò)RTP混合器將音視頻數(shù)據(jù)發(fā)送到RTP管理器中，完成RTCP數(shù)據(jù)包的生成以及RTP會(huì)話的管理。最后，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)發(fā)射器將數(shù)據(jù)發(fā)送到相應(yīng)的數(shù)據(jù)通道中。在接收端，數(shù)據(jù)流同樣要經(jīng)過(guò)類似的信息解碼過(guò)程得到音視頻數(shù)據(jù)。在發(fā)送端，數(shù)據(jù)發(fā)射器在Farsight中通常有多種插件選擇，例如多播UDP插件、Libnice插件等，目的是為了實(shí)現(xiàn)底層數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪B接性檢查。Libnice是實(shí)現(xiàn)了ICE和STUN協(xié)議規(guī)范的軟件庫(kù)，開(kāi)發(fā)者以此為基礎(chǔ)完成nice插件，可以實(shí)現(xiàn)基于ICE的數(shù)據(jù)發(fā)送。但是Libnice中只定義了如何在P2P連接確立后進(jìn)行連接性檢查，以及如何在確定的P2P連接上進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)穿越，并沒(méi)有定義如何進(jìn)行P2P連接，即P2P通道的協(xié)商任務(wù)。Jingle協(xié)議規(guī)范則定義了P2P通道建立連接及通道協(xié)商的任務(wù)。目前，Jin-gle協(xié)議已經(jīng)在Libpurple(多協(xié)議會(huì)話開(kāi)發(fā)庫(kù))中實(shí)現(xiàn)。

3即時(shí)通信系統(tǒng)中音視頻通信的實(shí)現(xiàn)

為了開(kāi)發(fā)的便捷，Pidgin軟件的開(kāi)發(fā)者將負(fù)責(zé)通信部分與圖形用戶界面部分分開(kāi)，分離出來(lái)的核心代碼構(gòu)成即時(shí)通信客戶端開(kāi)發(fā)的核心部分，被稱為L(zhǎng)ibpurple。這個(gè)程序庫(kù)已被Adium與Proteus這些客戶端使用。完成分離后，開(kāi)發(fā)者將有可能以各自的圖形程序庫(kù)編寫自己的客戶端接口。在Libpurple中，為實(shí)現(xiàn)多媒體通信，開(kāi)發(fā)者將基于Farsight的多媒體處理框架進(jìn)行繼承和封裝，實(shí)現(xiàn)即時(shí)通信協(xié)議，并提供接口供用戶使用，用戶可利用應(yīng)用程序接口編寫程序?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)層的連接。使用者可以使用Libpur-ple直接編寫即時(shí)通信程序的核心代碼，并構(gòu)建應(yīng)用程序。

同時(shí)，Libpurple實(shí)現(xiàn)了許多即時(shí)通信協(xié)議的通信，例如MSN，XMPP，AIM等協(xié)議，同時(shí)完成了媒體后端流處理與相應(yīng)即時(shí)通信協(xié)議的協(xié)同工作。Libpurple在Farsight的基礎(chǔ)上進(jìn)行開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)了一套具備自身特點(diǎn)的流媒體模式。通過(guò)對(duì)Lipurple庫(kù)的理解分析［10］，得到了Libpurple實(shí)現(xiàn)音視頻數(shù)據(jù)流控制及會(huì)話管理的方法，如圖4所示。圖4中Src是音視頻數(shù)據(jù)源，傳輸?shù)紽sSession進(jìn)行音視頻流整合、RTCP包生成、數(shù)據(jù)流管理等操作。Vol-ume和level則分別表示音頻的音量與消息控制插件。Libpurple采用FsSession做會(huì)話管理，并在FsSession的基礎(chǔ)上添加Gstreamer基礎(chǔ)元件進(jìn)行控制，完成自己需要的功能。FsSession通過(guò)選擇不同的連接通道，將音視頻數(shù)據(jù)流通過(guò)發(fā)送器進(jìn)行發(fā)送。

Libpurple中實(shí)現(xiàn)了Jingle協(xié)議進(jìn)行RTP通信的規(guī)范，并提供兩種數(shù)據(jù)通道，RAWUDP和ICE－UDP供用戶使用。在進(jìn)行具體RTP視頻通信時(shí)，程序根據(jù)不同情況選擇不同的通道使用。圖4選擇RAWUDP作為數(shù)據(jù)發(fā)送通道，用戶也可以選擇其他通道進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送。為了與Jingle協(xié)議合作完成音視頻通信，Libpurple建立了一個(gè)組件對(duì)象purplemedia，這個(gè)對(duì)象在Farsight組件中提取相關(guān)的參數(shù)信息，例如編解碼器信息、發(fā)送目的地址等，并傳遞給Jingle協(xié)議，便于Jingle協(xié)議進(jìn)行通道協(xié)商。當(dāng)有新的即時(shí)通信協(xié)議需要利用Farsight完成視頻通信時(shí)，開(kāi)發(fā)者往往需要以Libpurple為基礎(chǔ)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，完成即時(shí)通信協(xié)議在Libpurple上的移植，以實(shí)現(xiàn)視頻通信。在眾多采用Libpurple庫(kù)開(kāi)發(fā)的即時(shí)通信軟件客戶端中，Pidgin是最成功的，也是少數(shù)幾個(gè)可以實(shí)現(xiàn)音視頻通信的案例。Pidgin是一款支持多協(xié)議客戶端的圖形化即時(shí)通信應(yīng)用程序，它可以使用AIM，Jabber，MSN，Yahoo等即時(shí)通信軟件的帳號(hào)進(jìn)行登錄。并采用Libpurple作為開(kāi)發(fā)庫(kù)，利用圖形開(kāi)發(fā)工具包編寫用戶界面及各種事件提醒和任務(wù)管理，從而實(shí)現(xiàn)在多種即時(shí)通信協(xié)議基礎(chǔ)上的音視頻通信。