传输协议的Petri网建模与分析

论文摘要

计算机网络近年来发展迅速,网络的规模越来越庞大,复杂程度不断提高。一个网络若要正常工作不但需要各种硬件设施,还要有相应的通行规则即网络协议。随着网络复杂度的提高网络协议的设计分析工作也面临巨大的挑战。由于自然语言的二义性,使用自然语言可能无法准确的描述协议,也不利于对协议进行正确性验证和对协议的性能进行分析。为此人们使用了各种形式化方法对网络协议建模分析。Petri网自诞生之日起即以其简单直观的图形表示,严格的数学定义成为系统建模与分析的有力工具。使用Petri网对对网络协议进行建模与性能分析立刻引起了人们的广泛关注。国内外大量文献对使用Petri网对网络协议建模与性能分析进行了研究。通过总结和借鉴前人的工作,本文对使用Petri网对网络传输协议建模与性能分析进行了深入研究。通过对目前网络传输层协议的工作机制进行了深入分析发现了当前文献在使用Petri对传输协议建模时存在一些不准确的地方。另外也未发现对传输协议建立过程时采用的三段握手协议建模的文献。在总结前人的成果的基础上,本文主要做了如下工作:1.用Petri网对使用三段握手机制的连接建立过程建模。并通过分析模型的可达性对协议的状态进行了检验。2.给出使用可用流量机制的传输协议的Petri网模型。模型对当前文献的模型普遍存在的不足进行了改进使其更加准确。表现在:(1)目前用Petri网对传输过程建模的文献对窗口流控制的描述都没有体现传输协议中使用的可用流量机制。本文的模型中将对协议中的可用流量机制进行更准确的描述。(2)当前文献中的模型对传输协议数据丢失和传输出错后的重传机制描述不正确,本文对此进行了改进。3.本文利用Petri网对TCP协议的拥塞控制机制进行Petri网建模与分析。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1. 绪论
• 1.1 网络基础知识介绍
• 1.2 网络性能问题
• 1.3 本论文的研究背景和主要工作
• 2. Petri网介绍
• 2.1 Petri网的基本概念和术语
• 2.2 随机Petri网
• 3. 传输协议的 Petri网建模与分析
• 3.1 基于可靠的网络服务的传输协议建模与分析
• 3.2 基于不可靠的网络服务的传输协议建模与分析
• 4. TCP拥塞控制的Petri网建模
• 4.1 TCP的流控制和拥塞控制的关系
• 4.2 慢启动和拥塞避免
• 4.3 快速重传和快速恢复
• 5. 总结和进一步工作
• 5.1 工作总结
• 5.2 进一步的研究工作
• 参考文献
• 致谢