面向服务的新一代网络体系结构及其形式化建模的研究

论文摘要

本论文以研究和建立满足下一代网络发展需求的新一代网络体系结构为研究出发点,重点展开了关于面向服务的新一代网络体系结构及其形式化建模的相关研究。论文首先对网络体系结构这一概念的内涵和外延进行了宏观剖析,提出了对整个网络体系结构研究具有普适意义的“网络体系结构认知框架”,并对传统网络体系结构进行了分析和评述。着重对互联网体系结构进行了关注,采用从矛盾分析入手的方法对以互联网体系结构为代表的传统网络体系结构的优劣利弊进行了深入剖析。然后对面向服务的新一代网络体系结构进行了深入研究,通过总结近年来研究界在改造传统网络体系结构和探索新型网络体系结构等方面的种种努力,全面分析了在研究满足下一代网络发展需求的新一代网络体系结构时所需考虑的种种因素,并对下一代网络的概念进行了明确界定。在此基础上,总结概括了新一代网络体系结构的需求目标,并研究提出了与新一代网络体系结构的需求目标相适应的若干体系结构设计原则,在这些设计原则的指导之下,从宏观角度入手研究并建立起了满足下一代网络发展需求的新一代网络体系结构INSA参考模型。论文还重点关注了新一代网络体结构的形式化建模问题。分析了对新一代网络体系结构进行形式化建模的必要性和可行性,提出了对新一代网络体系结构进行形式化建模具有指导意义的“INSA形式化建模框架”,研究并归纳出了若干形式化建模目标,并依据这些目标对相关形式化理论与技术进行了分析和选取。在此基础上,借助于CSP理论上完备、形式上简洁、概念和符号清晰易懂等特点,以及它在分布并发系统描述方面的天然优势,以新一代网络体系结构INSA参考模型的构件化思想和全方位交互观点作为建模基础,研究并建立起了新一代网络体系结构的INSA抽象形式化模型,并对该抽象形式化模型的相关性质进行了深入研究。论文还在INSA抽象形式化模型的基础上,借鉴了软件体系结构等相关领域的研究成果和研究方法,将新一代网络体结构的形式化建模研究进一步推向深入,提出了一种新一代网络体系结构描述语言INSADL。论文对INSADL的设计思想和主要特色、INSADL语法的类EBNF定义、INSADL主要语法单位等进行了介绍,并且探讨了基于INSADL的网络体系结构分析与检查等内容。最后论文还关注了新一代网络体系结构形式化建模技术的应用,将前面提出的新一代网络体系结构描述语言INSADL在典型网络体系结构实例的形式化建模、以及分布式流媒体服务DSMS的体系结构建模、规约和分析这两个方面进行了实际应用。前一方面主要以传统的OSI网络体系结构和近年来正日渐成为计算机网络研究热点的Web Service体系结构这两个典型网络体系结构实例为研究对象,分别介绍了对它们所进行的INSADL形式化建模研究。后一方面主要以我们依据OMG音/视频流规范自主开发实现的分布式流媒体服务DSMS为例,介绍了在分布式流媒体服务DSMS的设计和开发过程中,对分布式流媒体服务体系结构所进行的INSADL建模、规约和分析等研究。论文对于面向服务的新一代网络体系结构及其形式化建模的研究,为下一代网络及其相应网络体系结构的研究提供了崭新的思路和方法,相关研究结论具有较大的指导意义和参考价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 论文研究的背景
• 1.1.1 现代计算机网络所面临的问题
• 1.1.2 新一代网络体系结构研究的必要性及当前研究趋势
• 1.1.3 论文关注的新一代网络体系结构及其形式化建模研究
• 1.2 论文研究的目标及关键问题
• 1.2.1 论文研究的目标
• 1.2.2 论文研究的关键问题
• 1.3 论文组织及内容概览
• 1.4 论文主要贡献及应用价值
• 1.5 本章小结
• 第二章 计算机网络体系结构剖析
• 2.1 网络体系结构涵义的全面认识
• 2.2 传统计算机网络体系结构剖析
• 2.2.1 传统网络体系结构概观
• 2.2.2 互联网的主要发展阶段
• 2.2.3 互联网的需求目标及互联网体系结构定义
• 2.2.4 互联网体系结构的若干重要设计原则
• 2.2.5 现行互联网体系结构所面临的重重矛盾
• 2.2.6 未来网络体系结构的研究
• 2.3 本章小结
• 第三章 面向服务的新一代网络体系结构模型
• 3.1 新一代网络体系结构的需求目标
• 3.1.1 改造传统网络体系结构和探索新型网络体系结构的种种努力
• 3.1.2 新一代网络体系结构的需求目标
• 3.2 新一代网络体系结构的设计原则
• 3.3 面向服务的新一代网络体系结构参考模型
• 3.3.1 INSA 参考模型的建模理念和特色
• 3.3.2 相关术语及INSA 参考模型的各层
• 3.3.3 INSA 参考模型的网络功能垂直分面
• 3.4 本章小结
• 第四章 新一代网络体系结构的形式化建模
• 4.1 新一代网络体系结构形式化建模的必要性和可行性
• 4.2 INSA 形式化建模框架
• 4.3 新一代网络体系结构形式化建模目标及理论基础
• 4.3.1 INSA 形式化建模目标
• 4.3.2 相关形式化理论与技术的分析及选取
• 4.4 新一代网络体系结构的INSA 抽象形式化模型
• 4.4.1 新一代网络体系结构形式化建模的立论基础
• 4.4.2 实体构件的抽象形式化建模
• 4.4.3 交互连接件的抽象形式化建模
• 4.4.4 连接装配及相容关系
• 4.4.5 INSA 形式化建模图元
• 4.4.6 INSA 抽象形式化模型相关性质研究
• 4.5 本章小结
• 第五章 新一代网络体系结构描述语言INSADL
• 5.1 形式化描述语言及ADL 相关研究
• 5.2 新一代网络体系结构描述语言INSADL
• 5.2.1 INSADL 的设计思想和主要特色
• 5.2.2 INSADL 语法的类EBNF 定义
• 5.2.3 INSADL 主要语法单位及相关说明
• 5.2.3.1 实体构件类型的INSADL 定义及说明
• 5.2.3.2 交互连接件类型的INSADL 定义及说明
• 5.2.3.3 端口和角色的INSADL 定义
• 5.2.3.4 INSADL 中的消息定义及通道约定
• 5.2.3.5 网络系统及其配置的INSADL 定义
• 5.3 基于INSADL 的网络体系结构分析与检查
• 5.4 本章小结
• 第六章 新型网络体系结构形式化建模技术的应用
• 6.1 典型体系结构实例的INSADL 建模
• 6.1.1 传统OSI 体系结构的INSADL 建模
• 6.1.2 Web Service 体系结构的INSADL 建模
• 6.2 分布式流媒体服务体系结构的INSADL 规约及实现
• 6.2.1 分布式流媒体服务简介
• 6.2.2 遵从OMG 音/视频流规范的分布式流媒体服务DSMS
• 6.2.3 分布式流媒体服务DSMS 体系结构的INSADL 规约
• 6.2.3.1 分布式流媒体服务体系结构中的实体构件规约
• 6.2.3.2 分布式流媒体服务体系结构中的交互连接件规约
• 6.2.3.3 分布式流媒体服务的体系结构配置规约及分析
• 6.3 本章小结
• 第七章 结束语
• 7.1 论文主要成果及创新点
• 7.2 未来进一步研究工作
• 参考文献
• 致谢
• 作者在攻读博士学位期间所发表论文的清单
• 攻读博士学位期间曾参加和正在参加的科研项目