【关键词】 通信网络协议 形式化方法 协议要素 描述技术
一、前言
随着计算机网络技术的不断发展及广泛应用，新一代的通信网络逐渐向着数字化、智能化和个人化发展，网络所提供的服务也开始由传统的通信服务逐渐向信息服务转变。随着软件的不断增多，结构越来越复杂，通信网络协议也面临着越来越多的困难。与此同时，网络系统在空间分布性、不稳定性及多样性方面表现出来的复杂性对通信网络协议的完整性、正确性、可靠性及标准化都提出了更高的要求。伴随着通信网络协议开发成本的增加，市场竞争的周期开始缩短，在通信网络协议的开发和设计上采用协议工程技术和方法，并有效实现通信网络设计合使用过程的规范化和自动化，成为当前通信网络协议开发课题中的热点及难点问题。本文就围绕着通信网络协议开发的形式化方法进行探究。
二、网络协议的要素分析
能够确保计算机网络顺利进行数据通信的通信网络协议，其要素主要包括以下几点：第一，网络协议所能提供的服务；第二，网络协议运行环境的假设；第三，实现网络协议的词汇信息及对每个词汇信息进行的编码；第四，控制消息保持一致性的规则。
能够在计算机之间实现网络数据通信自动化的协议，一般来说都是很复杂的，针对这种复杂的问题，采用分层结构来理解网路协议，具有重要作用。其中，“七层”协议结构模型是当前网络协议中的标准结构，是网络协议开发的基础。
三、网络协议形式化方法、形式化模型及描述
网络协议形式化方法是采用数学方法对目标软件的系统性质进行描述的一种技术方法。通过使用数学符号及数学法则就目标软件系统的结构来进行综合分析，研究，为网络协议的开发和验证提供一个利于发现目标软件和系统需求不完整性、不一致性等问题的框架。网络协议的形式化方法主要还是通过形式描述技术，即FDT技术来获得支持，形式化方法描述与模型技术及形式描述语言息息相关。
网络协议的形式化模式，其核心技术就是对协议进行分析和设计。形式化模型主要有以下几种：第一，有限状态机模型。这种模型主要在有限状态集、输入集和转移规则集，其中，有限状态集一般用于对系统不同状态进行描述；输入集则对系统接受的不同信息进行表征；状态转移规则集则主要是对表述系统在接受不同输入时，转移到下一个状态的规则。第二，Petri网模型，此种模型是适用于并发、异步及分布式系统描述和分析的数学工具，是目前网络协议中的典型模型之一，具有静态结构和动态行为机制。第三，协议时态逻辑模型，此种模型在时间信息的事件、状态及其关系命题中予以应用，对标识系统中的个体常量、定义变量等进行表达，进而对协议进行描述。
四、SDL
SDL产生于1976年，是由ITU-T发展的一种FDT，它是一种基于有限状态机建立的数学模型，用于事件驱动、实时和通信系统的描述语言。其形式化方法主要是作为对开发结果进行验证、测试的基础，为设计和应用人员提供交流的途径，进而为开发者提供一种分析、设计的方法。SDL着重从全局的视角来对系统结构进行描述，对系统中哪些是由子系统构成，各子系统之间如何相互作用等进行描述，进而递归式的对各子系统功能和结构进行描述。
SDL分为图形和文本两种形式，对系统功能进行说明，并对系统内部结构行为进行描述。纯文本表示更容易被计算机处理；而图形表示则更直观，利于进行可视化建模。SDL对一种层次结构来进行描述说明，其结构和功能并明确划分，功能块之间通过信道相连；同时，各个功能块还可以分为子功能块或进程。SDL对一些基本数据类型和操作以及对构造新的类型进行了定义，因此可以用于系统设计和实现。对SDL的优缺点而言，SDL能够通过全局视角，递归式的对各子系统功能及结构进行描述，并对硬件系统和其他各种人造或非人造系统进行描述。与此同时，SDL也具有一定的缺点，例如，SDL不适用于对需要大量进程的紧密协作，不能对并行处理和应用进行很好的处理；不能适应所有类型的实时系统等。
五、LOTOS
LOTOS产生于1989年，是用于详细说明和通信系统的描述技术标准形式，适应协议工程、分布处理及并行处理技术的要求，进而形成的规范语言，充分引入抽象的数据类型，对进程行为及交互作用进行描述。LOTOS主要是针对分布式的开放系统规范，尤其对开放式系统连接计算机网络架构的服务与协定，进行形式化的技术描述。LOTOS被用来对系统中事件发生顺序来建立运作模式，通过衍生自过程的运作模式和引入抽象数据形态结构来分析，提供对特定抽象数据形态的对等描述。LOTOS中的一个系统可以当做多个相互通信的进程；同时，这些进程又可以由多个子进程构成，进行一个规范的层次结构。一个进程通过门径和内部行为的时序关系来进行交互和定义；两个进程通过一个门径，可以对数值进行匹配，行程三种交互作用，这种进程行为为表达式描述。
六、ESTELLE
ESTELLE开始于1981年，由ISO发起，在1989年被批准为国际ISO标准，能够实现完整、一致、简练的描述分布，并对信息进行处理。ESTELLE使用的是Pascal语法和数据类型，基于扩展的通信有限状态机理论，在事件驱动行为建模中进行数据处理方面，能够准确描述并信息系统，因此，特别适合用于通信协议。ESTELLE是有许多相互通信的模块分层构成的系统，在每一级别中可以有多个模块，同时，每个模块和子模块中，都能通过通道以异步方式或凄然模块进行通信，而通道则是在两个实体之间相互传送的结构化双向路由。其本元素为模块，由模块头和模块体组成。其中，模块头被定义为外部交互点和输出变量。模块体则被定义为三个部分，即初始化部分，说明部分和跃迁部分。根据模块中是否包含状态变迁，可以分为三种类型，即活跃模块。目前，在ESTELLE中，已经开发看多个用于设计、调试、测试的工具，形成了一套完整的ESTELLE开发工具套。ESTELLE与SDL的扩展基本一致，但在某些概念上有所不同，ESTELLE扩展主要体现在：用变量和变量型的表示状态空间不一样；所用参数表示交互的方式不一样；操作与变迁相联系的方式也不一样。ESTELLE大部分主要集中在对ISO的应用协议进行描述。
七、Petri网
Petri网是在1962年，德国的Carl Adam Petri的博士论文中提出，是使用网状结构模拟通信系统，研究信息系统及其相互关系的数学模型，用于并发和分布系统行为描述的建模技术，目前，Petri网还没有明确的国际标准，但已经在分布式系统和通信协议的相关验证机性能分析反面得到了广泛应用。PN是对某一个系统状态及变化所提供的图形表达方式，通过可视描述功能，能够对模拟系统的动态和活动行为进行标记。一组通信实体能够被描述为单一的或相互通信的Petri网模型，由位置和跃迁表示通道实现，网络的动态特征，例如控制和数据流等由标记进行分布描述。为了适应不同协议的需求，Petri模型逐渐扩展到多个模型系统。近年来，Petri网技术得到了极大发展，各种网系统被开发，例如，条件/事件网，变迁网，有色网等，这些网络协同的开发对复杂系统的建模能力实现了很大的扩展作用。
Petri网对系统结构能够较好的描述，对系统中并发、同步、冲突及顺序等关系，可以用图形等来表示组合模型，更具有直观、易懂和易用的优势。Petri网具有严格定义的数学对象，具备完善的数学理论为基础。Petri网作为系统建模的工具，在系统设计和分析中，着眼于系统发生的变化，以及变化发生的条件和影响。因此，从组织结构的角度来看，其模拟系统不涉及系统所依赖的物理和化学原理；精确描述系统中事件的依赖关系与不依赖关系，这是事件之间的客观存在，也不依赖与观察的关系；Petri网还具有与应用环境无关的动态行为，作为可独立的研究对象，且Petri网可以在具有不同应用领域中得到不同的解释，进而起到沟通不同领域间桥梁的作用和效果。
八、结束语
形式化方法被用于描述复杂的系统，对通信系统的描述、实现和测试均变得十分容易，对此，在通信网络协议的开发设计中，就应该积极采用一些形式化的方法，在网络协议开发和使用效率及降低开发成本上做出贡献。
综上所述，通过对形式化方法在建模、验证及性能分析方面的比较，在对某些性质或协议工程的某些阶段的工作的秒速比较好，而在其他阶段和方面则表现出一些缺陷。例如，SDL在分析技术方面较为缺乏，LOTOS对于所描述的协议抽象性级别比较高，Petri网则在复杂语义和时序方面进行扩展的描述到具体实现的差距较大。由此可见，通信网络协议开发的形式化方法多有不同，尚没有一个完全泛用型的方法。因此，在对通信网络协议进行开发时就要在关键过程中引入形式化方法。
参考文献
[1]鲁来凤，吴振强，马建峰、基于PCL的改进型Helsinki协议的形式化分析[J]、华中科技大学学报（自然科学版），2011（4）：34-36
[2]王惠斌、安全认证协议的设计与分析[D]、信息工程大学，2010、11：111-113
[3]罗军舟、从Petri网到形式描述技术和协议工程、软件学报，2000，11（5）：606-615
关于优秀文明上网倡议书范文 亲爱的同学们：
随着网络的普及，尤其是互联网+时代的到来，手机互联网已成为当代大学生获取信息、互动交流的新兴媒体，为促使我院学生自觉遵守网络道德，共享网络资源，拒绝不良诱惑，让网络成为我们健康成长的阶梯和平台，特向全院同学发出如下倡议：
一、自觉遵纪守法，不在网上任何有损国家、社会和学校利益的言论;
二、善于上网学习，共享网络资源，不访问不健康网站，不浏览传递淫秽、色情、迷信、暴力的内容;
三、使用网络文明语言，不侮辱欺诈他人，不利用网络进行损害他人利益的行为;
四、维护网络安全，不下载使用来历不明或可能危及他人计算机安全的软件，不制作和散布计算机病毒;
五、增强自我保护意识，拒绝不良诱惑，不随意约会网友，不随意泄露个人信息;
六、控制上网的时间，不沉溺虚拟时空，不影响他人学习和休息。
同学们，让我们用自己的行动营造健康、文明、安全的网络文化环境，文明上网、上文明网，让以上六个方面成为我们每个人的自觉行为。
管理学院分团委
20xx、10、19
关于优秀文明上网倡议书范文 公司全体干部职工：
互联网作为获取信息、生活娱乐、互动交流的新兴媒体，已渗透到经济社会生活的各个方面，改变着大家的生活方式、行为方式和价值观念。但恶意诋毁、诬陷谩骂、造谣传谣、传播低俗不良信息等不文明现象，也对社会造成了不良影响。为加强网络文化建设，倡导文明新风，净化网络环境，促进和谐稳定，公司向广大全体干部职工发出倡议：
一、严格遵守国家法律法规，自觉遵守互联网相关法律法规，拒绝传播违反国家法律、影响国家安全、破坏社会稳定、破坏民族团结和宗教信仰的新闻和信息。
二、自觉践行社会主义价值观，大力营造文明健康、积极向上的网络文化氛围，自觉养成守法上网、文明上网的良好习惯，做到上文明网，做文明人。
三、增强社会责任感和集体荣誉感，认真履行自己应尽的社会责任，保证自己传播的信息健康、合法、客观、有益，坚决同网络违法犯罪活动作斗争，积极维护国家、社会、集体和个人合法权益。
四、公司广大干部职工要以身作则，严格自律，从自身做起，从点滴做起，做文明上网公约的实践者和带头人，带头抵制网络有害信息，带头清扫网络垃圾，带头营造文明健康、积极向上的网络环境。
20XX年x月x日
关于优秀文明上网倡议书范文
随着互联网影响力的不断增强，全社会对网络文明的期望值越来越高，对文明办网、文明上网的要求越来越高，网络文明建设已经成为社会主义精神文明建设的重要内容，建设和谐社会的重要方面，中国特色网络文化健康发展的重要保障。为推动罗田县商务局网络文明建设，营造科学健康、和谐文明的网络环境，抵制庸俗、低俗、媚俗之风，罗田县商务局办公室向全系统领导干部、工作人员及社会各界发出如下倡议：
一、树立正确的网络观，争做文明网民。加强网络文明建设，把互联网建成共建共享的精神家园，需要每位网民更多的关心、支持和呵护。广大网民既是网络文化建设的参与者，又是文明健康网络文化的创造者、传播者。要树立正确的网络观，遵守法律法规，规范网上行为，自觉抵制有损网络文明、有悖网络道德、损害网络和谐的事，积极倡导、自觉实践文明健康的上网方式和行为。
二、传播先进文化，争做网络道德模范。大力弘扬社会主义核心价值体系，传播先进网络文化，为人民群众提供更多更好的优秀文化产品，用优秀的网络文化滋润心灵、陶冶情操、愉悦身心，使积极健康的网络文化产品占据网上主导地位，努力营造积极向上、和谐文明的网络文化氛围。坚持文明上网，坚守道德准则，争做网络道德模范，努力在网上形成“知荣辱、讲正气、树新风、促和谐”的文明风尚。
三、坚持理性自律，争做网络文明使者。充分发挥网民在网络文明传播中的积极性、主
动性，提倡理性思考、文明创作，自觉做到不危害国家安全、危害社会稳定、违反法律法规、违背社会公德的有害信息;不在网上恶意攻击、诋毁、谩骂他人;不散播淫秽色情、诈骗、、暴力、恶搞等不良信息;不传播谣言和虚假信息;不跟风炒作炫富拜金、荒诞猎奇等庸俗行为，大力倡导积极健康有益的网络表达和文明互动。
【关键词】自组织机制;议程融合;公共领域;民粹化
近年来，中国网络舆论发展非常迅猛，据2011年7月中国社科院社会科学文献出版社出版的《中国社会舆情与危机管理报告(2011)》研究认为：新媒体正日益成为众多舆情热点的首发媒体，在2010年138起社会舆情热点事件中，新媒体首次曝光的为89起。
人民网舆情监测室秘书长祝华新曾在文中言及：“当今中国事实上存在两块舆论场：一块是官方主流媒体舆论场，包括党报、国家电视台受文宣口径节制中规中矩。另一块是民间舆论场，没有网络之前主要是口头舆论，今天主要反映在网络社区，包括BBS、博客、QQ群、微博等。”[1]
长期以来，在传统媒体居于统治地位的传播时代，主流媒体的舆论场往往居于绝对的主导地位，传统媒体议程左右和支配着民间的公众议程，但由于网络技术的发展，尤其是微博、SNS等社交媒介的应用，传统媒体设置议程的能力开始下降，那种自上而下单一而普遍的议程正在减少，民间舆论场开始强势崛起，广大民众借助新媒体平台的开放性、互动性和便捷性，使其成为自我发声和思想表达的首要舞台，在一些突发事件和公共事件的报道中独领风骚，引领媒体议程，这在近两年的“邓玉娇事件”、“宜黄拆迁自焚事件”、“郭美美事件”、“动车追尾事故”中都有非常突出的表现。可以这样说，传统媒体话语权的垄断地位已被打破，公众借助新媒体有机会得到形式上的言论赋权，并由此介入重大事件的发展进程中，进而影响公共政策的制定和民主化进程。但就公众个体而言，由于参与到这个平台和渠道中的网民所属群体不同，地位和经历也不尽相同，他们关注的焦点和议论的角度也必然不同，现实生活中大众一盘散沙、素不相识的状况在网络中也好不到哪里去，因而网络中的众声喧嚣言论的多元化倾向非常明显，如此一群乌合之众来设置和引导组织严密专业队伍强大的传统媒体议程确有令人难以想象之处，是什么机制在其中发挥了如此精深的作用?本文借助议程融合理论来一窥究竟。
“一个议题在媒介议程上的位置对其在公共议题上的显著性具有决定性的作用。”[2]这是议程设置理论的精髓，它研究的重点是大众传播媒体对公众议程的影响，但随着互联网、数字电视、手机等媒体的普及，传统大众媒体的这种议程设置能力已风光不再，影响议程设置过程的中介因素逐渐增多，人际传播和群体传播借助新媒体平台的广泛运用，也在承担大众传播的效能。1999年，基于传播环境的巨大变化，麦库姆斯和肖在提出议程设置理论后第17年又提出了议程融合理论假说。[3]该理论的出发点源自社会心理学中的社会归属感，社会归属感是人类最基本的心理需求之一，它属于马斯洛需求层次理论的“安全需要”这一层次，个体可以通过加入一定的组织和群体以获取社会归属感。因此议程融合理论认为，在现代社会，个人为了获得安全感和归属感，有加入某社会群体的需要，然后通过大众传播媒介和其他媒介寻求与他们的需求认知等一致的媒体，为了融入自己想要加入的群体，个人必须接触与该群体相关的媒体，使自己的议程与这一群体的议程保持一致。
具体来说可分为六个阶段：①寻求群体归属阶段;②寻求群体议程阶段，每个群体都有自己独特的议程，缺乏这些信息将无法被群体其他成员认同;③定向需求阶段，个体所拥有群体信息的多少将决定他们的定向需求行为;④媒体接触阶段，这种需求行为导致个体根据自己的方便程度去利用大众媒介、人际传播或其他媒介;⑤议程设置的第一层次;⑥议程设置的第二层次(对媒介的使用导致这两个层次发生作用，议程设置的第一层次指的是媒介议程影响某些对象的显著性进而来影响人们的关注对象以及对其重要性的判断;议程设置的第二层次指的是媒介议程对对象某些属性的强调，影响人们思考问题的框架)。
议程融合理论和议程设置理论相比较最大的不同在于议程融合理论研究的角度是社会大众，着重研究社会大众如何使用各类传播媒介，以及如何使用传播媒介达到预期的社会效果;而议程设置理论则是从大众传播媒介角度出发研究大众传播媒介如何影响公众议程。导致这两者理论角度研究的差异乃是时势使然，由于受到新媒体的冲击，传统媒体的议程设置能力在降低，而受众的主动性大为增强，这主要源于新媒体的易得性、开放性和互动性容易迅速聚集人气，这在近两年兴起的社交平台SNS、微博上表现得尤为明显。当然这种新媒体和传统媒体的抗衡并不是由众多单一的个体力量来决定的，而是由被集合在一起的群体力量所决定，议程融合理论为我们理解网络中这种自组织机制提供了一个很好的理论视角。在麦库姆斯和肖看来，人类生来就有强烈加入群体的欲望，为了降低认知的不协调性，人总是要从属于一个或多个群体，人们通过这种方式来感知社会，感知自己在社会中的存在，在网络空间中，由于兴趣、共同目标和报偿机制(比如获得社会认同或支持)、意见领袖等因素存在，使得这种自组织群体很容易形成，而对于绝大多数网民而言，只有加入网络群体，他们才能在网络活动中寻找到归宿，实现自己的价值。一个人一旦决定加入某一群体就必须有了解这个群体议程的需求，个人只有通过充分了解和接受群体议程才可能与群体其他成员相联系，于是他就会通过相应的媒介来寻求信息引导。正是这种议程的融合作用，使得素不相识的人经过群体内互动并在其中找到自己的角色分工，进而形成一种协同效应，这在一些传播活动如维基百科和人肉搜索中都有鲜明的痕迹，同时在近几年不断涌现的网络公共事件中也有非常突出的表现。
我们知道个人议题、群体议题、媒体议题一同构成了公共议题的来源。在传统媒体时代，媒体议题通过对具有典型意义的个人议题、群体议题进行选择并加以过滤、加工和放大来设置公共议题，甚至是自行设置公共议题。而新媒体时代，由于以互联网和现代通信技术为代表的高科技手段的介入，个人与群体，群体与群体之间的信息流通不再需要依赖传统大众媒体，在网络空间中，由于自组织机制的作用，一些具有代表性的个人议题很容易与群体议题相融合，同时经过群体间的竞争，一些反映转型期社会公众普遍情绪的议题上升为公共议题，形成与议程设置中传统媒体力量相博弈之势，甚至在一定程度上引导媒体议程。有学者把容易上升为公共议题的网络事件分为四大类：①民族主义事件;②权益抗争事件;③道德隐私事件;④公权滥用事件。[4]
近年来，规模较大、舆情争议较激烈、社会影响较深远的“郭美美事件”可谓网络中这种自组织机制的最好脚本，在微博平台上，“郭美美baby”炫富照被某网友曝光，因女博主20岁年纪和中国红十字会商业总经理的微博认证身份，触动了网友的敏感神经，而迅速引发众网友的热议和转发，使该议题迅速成为群体(众粉丝)议题，在众粉丝热议过程中，深化个人议题内涵，提炼出具有核心价值的部分“郭美美是谁，为何暴富，和红十字会是什么关系”。在议程融合的最后两个阶段，传统媒体进入议程，试图主导议题进程，绝大多数传统媒体本能地替红十字会辟谣，批评网络炒作。同时由于传统媒体的介入，引发更多网友的关注，且网络舆情继续发展，开始进入议题设置的第二层次，郭美美本人渐成为舆情中无关紧要的次要因素，而红十字会的重重黑幕成为众网友关注的目标，正如《新周刊》微博中点明：“人们不是不愿意放过郭美美，而是不愿轻易放过红十字会。”
随着众网友的人肉搜索和曝光，十多个组织和新闻人物陆续浮出水面成为质疑漩涡的焦点，传统媒体此时的立场态度也出现转化和网络议题汇流，形成巨大的舆论浪潮，持续月余的网络事件最终引发红十字会的全面信任危机。在此次“郭美美事件”中，众网友可以说是事件的披露者和推动者，整个事件议程的掌控都由微博主导，包括议程设置的第一层次和第二层次，由于众网友的通力配合，赋予事件本身及其属性的显著性，从而影响了公共议程的设置。在此后的“动车追尾事故”中，微博的这种自组织效用也得到了充分显现。由于中国庞大的网民基数，往往一个有争议的事件在网络中能迅速聚集大批网友围观参与，这种巨大的集聚效应极大地提高了公民的参与意识和议价能力，当公民对网络事件的意见汇成集体的非正式决议时，便形成了一种强大的舆论力量，促使有关行政部门作出回应，并进而要求有关方面化解社会矛盾，解决公共领域的重大问题。
转贴于
公共领域是法兰克福学派学者哈贝马斯提出的一个概念，它是独立于国家和市场，公民自由参与，具有平等、开放、自由、理性的交流空间。“它作为介于公共权力领域与私人领域之间的一部分，立足于不受公共领域管辖的私人领域，却又跨越个人和家庭的藩篱，致力于公共事务。”[5]58公共领域的前提是自由参与、身份平等，同时公共领域具有一定的开放性。17世纪由一些出版物和报刊把市民阶层的私人成员联系起来，“被传媒力量尤其是大众传媒影响和控制的公共领域，既汇聚着无数个体，同时又起到了组织社会的作用。”[5]234媒体在连接私人成员时还逐渐造就了公众这样一个理性的群体，他们考虑问题时不仅仅局限于自己的私利，还本着理性大公无私的立场参与公共问题的讨论。但19世纪后，由于市场的垄断和国家职能的扩大，公共领域出现转型和衰弱，也就是公共领域的“再封建化”，它突出表现为私人的新闻写作被广告宣传所取代，把公众由过去积极的批判者变成被动的文化消费者。
哈贝马斯研究的是西方国家的情形，他的理论不一定完全适合中国国情，但他关于媒体在构建公共领域的作用以及自由参与、平等理性的公民是构建公共领域的前提的观点于我们有可资借鉴之处。
就我国目前的情形来看，传统媒体在构建公共领域过程中的效用并不明显，这主要是源于我国传统媒体的体制性原因，政府公权力的介入从未停止，甚至在很大程度上主导其话语权。其次，由于传统媒体的商业化浪潮，大众传媒越来越多地受到商业利益的驱动，也越来越多地为某些个人和集团利益所控制。最后，传统媒体强大的把关人机制使公众意见必须迎合媒体议程，这样就背离了自由开放的初衷，也就无从谈起公共领域的构建。
就公众而言，他们更多地是被塑造成媒体眼中的受众，只有娱乐和消费的权利，而公民的自发组织和结社往往受到官方行政权力的严格控制，自组织机制基本很难发挥作用。
新媒体技术的发展，开始突破这一切束缚。网络平台的匿名性、便捷性、开放性极大降低了参与者的心理成本和社会成本，在网络中，地位、身份、层级不再具有实际意义，无论咫尺还是天涯、无论精英还是草民都可以无障碍地出现在同一个平台上，同时相较于现实的结社集群所需的物理空间，网络虚拟空间的易得性也使参与者的交流更为便利，手机功能和网络的融合也使人们不再受地域和场所的限制，大大提升了人们的交往水平。更为重要的是网络具有强大的自组织机制，伴随着信息的日益公开，公民自身的公共意识也开始觉醒，他们在网上构建了一个个功能丰富、结构多元、规模庞大的传播群体，并开始超越私人领域向公共领域过渡，进而与国家政府的意志产生互动，这在一些网络公共事件中已有鲜明的体现。一些争议性的事件由个体上传到网络迅速成为群体议题，网络的自组织机制能够聚合各种社会力量全方位参与事件进程，伴随群体参与者的增加，其多元化的文化与社会背景将会丰富对事件的解析，使得冲突和矛盾焦点由表及里直至触及制度性反思，最终对现实层面的权力行为产生影响，推动体制变局。总之，较之传统媒体，网络平台更容易成为汇聚民意的公共平台，使公共利益通过充分的沟通和协商得到保证。
如果从好的方面考察网络的自组织机制，这种电子乌托邦式前景无疑十分美好，然而在现实生活中，我们要警惕网络中弥漫的民粹化倾向，网络中甚嚣尘上的仇富、仇官、极端民族主义情绪和言论总能获得最大范围的支持。由于网络把关机制的弱化以及网络的匿名性，现实中的一些情绪很容易在网络中放大并极端化，且个体一旦加入群体，易为群体态度和意见所左右，有时会湮没理性的思考。一个帖子只要打着民意的旗号以同情弱者的名义，贴上反抗精英的标签，就能赢得最多的关注和最强势的转发，人们甚至会不辨是非、不问真假，随着这种自以为正义的情绪去讨伐和咒骂，典型的如“炮打茅于轼事件”。2007年，经济学家茅于轼先后发表《只有富人得到保护，穷人才可能变富》、《关于民企原罪问题的对话》等文章，提出“替富人说话，为穷人办事”的观点，引发网上如潮的批判声讨，一些匿名网民甚至以恶毒的词语咒骂茅于轼，以致评论家笑蜀撰文：“以穷人的名义炮打茅于轼渐成时尚。”而实际上茅老已声明，他所说的富人不包括贪污、盗窃、以权谋私、追求不义之财的那些人，而是指诚实致富，特别是兴办企业致富的企业家和创业者，但网上仍骂声一片，这种民粹主义的非理性可见一斑。且民粹主义的目标往往是基于破坏而不是建设，尽管破坏有时是建设的前提，但是只有破坏没有建设，就不会有一个社会的真正进步。只有当建设性思维开始成为网民价值取向的主流时，才会使网络社会的公众参与对社会发展产生更强大且持续的推动力。因此，网络自组织机制的健康运转需要网民理性精神的培养和社群间的良性互动，当然也需要政府的善意回应，因为只有在决策过程中重视民意并有一套完善的公民参与机制，实现政府和社会之间的良性互动，才能消除民众的戾气，公民社会才能不断成长、发育。
总之，随着新媒体技术的普及，会有越来越多的民众加入到网络社群中去，这也将带来更多样化的“自组织”，基于网络“自组织”的社会协作在社会中也将扮演更重要的角色。
参考文献
[1]郭晶、网络舆情：社会转型期的解压阀[J]、网络传播，2011(8)、
[2]迪林·罗杰斯、传播概念[M]、Agenda-setting，倪建平，译、上海：复旦大学出版社，2009：92、
[3]Donald L Shaw，MaxwellMcCombs David H、Weaver and Bradley J Hamm:Inpiduals Groups and
Agenda Melding a Theory of Social Dissonance[J]、Journal of Public Opinion Research，
Volume 11，1999、
多机协同作战的前提是实现无人机群自主测控通信一体化，也就是必须组建具有较强通信能力、信息感知能力和抗毁性强的无人机网络。该网络必然是一个动态性很强的网络，网络的拓扑结构快速变化，不断会有节点加入或离开网络。因此，移动自组织网络(AdHoc，简称AdHoc网络)是非常适合于建立无人机网络的技术［1］。
1无人机自组网的概念与特点
无人机自组织网络也称作无人机AdHoc网络，是由无人机担当网络节点组成的具有任意性、临时性和自治性网络拓扑的动态自组织网络系统。作为网络节点，每架无人机都配备AdHoc通信模块，既具有路由功能，又具有报文转发功能，可以通过无线连接构成任意的网络拓扑。每架无人机在该网络中兼具作战节点和中继节点两种功能:作为作战节点，可在地面控制站或其它无人机的指令控制下执行作战意图;作为中继节点，可根据网络的路由策略和路由表参与路由维护和分组转发工作［2］。在无人机AdHoc网络中，由于无线传输范围有限，无人机间的路由有时需要多个网段(跳)组成。如图1(左)所示，无人机节点C和地面控制站(GroundControlStation，GCS)无法直接通信，但可以通过节点B和地面站以CBGCS路由进行通信，或通过节点D、A和地面站以CDAGCS路由进行通信。但由于无人机飞行的不确定性，节点C的快速移动使其处于节点D的通信范围之外，此时，网络拓扑将会发生变化，如图1(右)所示，路由CDAGCS也随网络拓扑变化而不可用。无人机AdHoc网络除具有独立组网、自组织、动态拓扑、无约束移动、多跳路由等一般AdHoc网络本身的技术特点以外，还具有以下作战使用特点。
1)抗毁能力强。无人机AdHoc网络可以在不需要任何其它预置网络设施的情况下，能够在任何时刻、任何地方快速展开并自动组网，可以动态改变网络结构，即使某个节点的无人机受到攻击，也可以自动重构网络拓扑，不会影响其它节点，并克服了单机工作时易受攻击而影响作战成功率的弱点，其网络的分布式特征、节点的冗余性使得该网络的健壮性和抗毁性突出。
2)智能化高。无人机AdHoc网络具有高效的路由协议算法，能够及时感知网络变化，自动配置或重构网络，保证数据链路的实时连通，具有高度的自治性和自适应能力。另外，无人机自组网可以实现信息共享，能够将所接收的信息进行处理，并自主决策，实现作战任务智能化。
3)功能多样。无人机自组网后就具有所有终端的功能，各无人机优势互补、分工协作，形成有机整体，获得比单机更好的作战效能，而且还可以获得很多组网后的增值功能，这也就意味着无人机的功能有了更大的扩展，所以应用范围也得到了拓宽。
2国外无人机自组网研究情况
很久以来，国际上包括美国在内各国无人机使用主体上一直采用后方中心与单个无人机直接通信的控制模式。随着技术的发展和需求的变化，各国开始意识到未来无人机的工作模式会逐步从“单机———后方中心”模式转向“机群———后方中心”模式［3］。近年来，美国和欧洲已经正式把无人机的发展列入到“网络中心战”的系统框架中。美国国防部2005年的《无人飞行器系统发展路线图，2005～2030》中就勾画出了未来无人驾驶系统(UAS)的通信网络与全球信息栅格之间的关系，指出无人机作为一个信息节点必将连接未来的全球信息栅格。该文件还指出，未来无人机将以AdHoc网络拓扑进行通信自组网，而全球鹰和捕食者无人机自身就应具备支持AdHoc网络的能力，并提到了自组网设计，以及相关的宽带路由器、跨层通信协议、高性能网关等方面的问题［4］。目前，国外无人机自组网研究尚处于初级阶段。例如，美国Colorado大学基于AdHoc网络研究了无人机组网技术;JohnsHopkins大学提出了基于AdHoc扩展的无人机群通信体系结构［5］。另外，DanielLihuiGu等人将无人机作为路由器节点在分级AdHoc网络中负责路由信息的采集和分发，并通过改进AdHoc分级状态路由协议HSR，解决了AdHoc网络中可用带宽随着节点增多而逐渐减小的问题。LiZhihua等人提出用无人机作为中继节点，结合AODV和DTN路由协议，解决了在高度分散的AdHoc网络中数据的远距离传输问题。TariqSamad等人提出建立无人机AdHoc网络将在城市网络中心战中更好地发挥无人机的优势，可使得战场信息的捕获和传输更加及时［6-7］。BROWNTX等人则进行了无人机自组网的试验，通过在无人机上加装自组网设备进行了语音传输实验，验证了在能够接受的传输质量和相同的吞吐量条件下无人机自组网可以延伸的通信距离［8］。但是，由于战场环境的复杂性和无人机的特点，目前国外无人机自组网研究还只是集中于网络体系结构、通信协议、网络管理、拓扑控制、安全管理等技术理论方面，距离实际应用还有待时日，国际上还未见具体应用的报道。目前通用性较好的数据链，如美国的CDL和TCDL、英国的HIDL等，都还只是支持点对点组网模式或广播模式，还不符合“网络中心战”的概念和接入“全球信息栅格的设想”。
3无人机自组网的关键技术
无人机AdHoc网络作为AdHoc网络的一个应用领域，其网络参考模型［9］应具有相同结构，如图2所示。但是，无人机AdHoc网络是适应无人机特点和无人机作战环境而组建的自组织网络，有其自身的独特性，在媒体接入控制、路由建立与维护、服务质量保证和网络安全管理等各个方面都有不同于一般AdHoc网络的特殊要求，是一个涉及路由协议、MAC协议、服务质量、安全协议等多个关键技术的一个复杂网络通信系统。
3、1路由协议
开发良好的路由协议是建立无人机AdHoc网络的首要问题，同时也是研究的热点和难点问题。无人机高速飞行使得无人机AdHoc网络的拓扑始终高速动态变化，一般的AdHoc网络路由协议不能完全适用于无人机网络。因此，根据无人机特点设计快速、准确、高效、扩展性好、自适应能力强的路由算法成为无人机自组网的一个至关重要的研究课题。目前，根据发现路由的驱动模式的不同，一般AdHoc网络路由协议分为先验式路由协议、反应式路由协议和混合式路由协议［10］。先验式路由协议能够及时更新路由表，准确反应网络的拓扑结构，具有获取路由时延小的优点，非常适合有实时要求的应用。但是，由于先验式路由中节点之间要不断交互路由信息，当网络规模较大、移动速度较快时，会消耗大量的带宽和节点能量，同时也浪费了一些资源来建立和重建那些根本没有被使用的路由。当网络规模和移动性增加到一定程度(超过某个阈值)时，大部分先验式路由方案都不适用。目前已经提出的具有代表性的先验式路由协议有DSDV、WRP、OLSR、CGSR、FSR、GSR协议等。反应式路由协议是一种需要时才查找路由的路由选择方式，可按需建立拓扑结构和路由表，具有降低开销和节省网络资源的优点。但是存在初始路由延迟大、有“广播风暴”和单向链路问题，不适合高速移动的源和目的节点的通信。典型的反应式路由协议有DSR、AODV、TORA、ABR、SSR协议等。单纯的先验式或反应式路由协议都不能完全解决路由问题，结合两者优点的混合式路由协议理具有实用意义。这种协议既可以减少路由开销，也能有效改善时延特性，如ZRP协议。但是，混合式路由协议也面临诸多困难，如簇的选择和维护、先验式和反应式路由协议的合理选择以及网络工作的大流量等问题。
3、2MAC协议
由于无人机网络节点的移动性、链路的易变性和缺乏中心协调性，使得无人机网络媒体接入控制(MAC)协议的设计极富挑战。设计低时延、低能耗、高信道利用率、较好公平性并支持实时业务的MAC协议也成为无人机自组网的关键问题和研究热点。MAC协议的核心问题是如何协调多个用户共用一个信道实现高效可靠传输，它直接影响到网络的吞吐量和端到端延时等系统性能。针对不同的信道接入方式，目前，AdHoc网络的MAC协议一般分为以下三类:基于竞争机制的MAC协议、基于调度机制的MAC协议和混合类MAC协议［11］。竞争类MAC协议采用竞争的方式来接入无线信道，若竞争信道失败，则根据所采用的退避算法来修改其下次竞争接入信道的时间或概率，其性能主要由所采用的竞争机制决定。目前己经有大量基于竞争机制的MAC协议提出，其中比较典型的有基于单信道的ALOHA、CSMA、MACA、MACAW、IEEE802、11DCF、FAMA等和基于多信道的DBTMA、DCMA、多信道CS-MA、DCA-PC等。调度类MAC协议就是将无线信道资源按照频域、时域和码域的方式划分，以一定的调度机制分配给网络中的节点使用。目前基于调度机制的MAC协议一般都依赖于基于时分结构的AdHoc网络系统，例如STDMA、TSMA、USAP、USAP-MA、TRA-MA、TDMA-W、DMAC等等。为了解决竞争类与调度类MAC协议在不同网络环境下应用受限的问题，有学者提出混合的接入策略，称为混合类MAC协议，例如PTDMA、混合TD-MA/CSMA、ADAPT、Z-MAC、Funneling-MAC等协议。由于AdHoc网络本身不依赖于网络基础设施，而且节点出入网络频繁，所以在实际中竞争机制的接入方式成为首选方式。但是在某些特殊情况下，比如要求QoS或者节省能量，采用调度机制和混合机制的MAC协议将会得到较好的效果。
3、3服务质量
实现高速可靠的数据链是支撑无人机网络各种复杂业务的一个根本，服务质量控制也成为无人机自组网的一个关键技术。然而，因为AdHoc网络的特性，使得传统的服务质量控制算法和协议无法正常工作。因此，设计适用于无人机AdHoc网络拓扑结构高动态变化，并且网络资源严格受限的高效、低复杂度的QoS控制机制也是无人机自组网的一个重要研究内容。AdHoc网络的多跳性、拓扑易变性、控制分布性和带宽受限性等特点，使得实现服务质量(QoS)保证［12］需要网络中各节点上的各个协议层相互协作，共同完成，如图3所示。目前AdHoc网络的服务质量控制机制包括:系统QoS模式、QoS信令协议、QoS-MAC访问控制、QoS路由算法等［13］。系统QoS模式定义了网络中为用户提供的各种业务的质量标准和等级，标志最终应该达到的系统设计目标。QoS信令协议是业务服务质量的控制中心，包括当前网络无线资源信息的收集、计算、分配、预留和释放，各个用户间业务请求的应答、调度等功能。QoS-MAC访问控制则根据高层协议确定的数据传输任务，完成相邻节点间的最终数据传递。QoS路由算法负责在网络中搜索满足信令系统给出的服务质量要求的从源节点到目的节点的路径。QoS信令协议、QoS-MAC访问控制、QoS路由算法相互配合以实现网络QoS模式中定义的服务质量控制保障。
3、4安全协议
由于不依赖固定基础设施，AdHoc网络相对于传统网络更易受各种安全威胁和攻击，这使得安全问题在AdHoc网络中更受关注。无人机自组网本身受限的网络资源、动态变化的网络条件，以及战场环境的复杂性，使得安全机制的设计和实现非常困难，安全协议的设计就更显得尤其重要。传统的安全机制，例如认证协议、数字签名和加密，在实现AdHoc网络的安全目标时依然具有重要的作用。但是，AdHoc网络还有适合其自身特点的安全策略，主要包括安全路由、密钥管理、访问控制和认证机制等［14］。安全路由是对现有基本路由协议的安全扩展，主要是采用了加密机制、认证机制、入侵检测机制等一些传统的安全方法，并进行相应的调整，以适应AdHoc网络环境。密钥管理用于解决密钥的产生、分配、存储、销毁等问题，是AdHoc网络安全技术的关键内容。访问控制用于限制系统内用户的行为和操作，包括用户能做什么和系统程序根据用户的行为应该做什么两个方面，防止非法用户进入系统和合法用户对系统资源的非法使用。认证是指对节点身份的合法性或者消息来源可靠性的验证，是各种安全策略所依托的最基本的安全服务。无人机自组网只有综合运用这些安全策略，才能提高网络的安全性和可靠性。
4无人机自组网面临的问题
4、1高速移动需要更好的网络协议
尽管国际上对AdHoc网络技术的研究已经开展多年，但是通常研究的AdHoc网络节点移动速率较慢，移动速率在5m/s～15m/s。但是，无人机的飞行速度每秒可达几十米，甚至上百米，和一般节点移动速度可能有数量级上的差别，这对网络性能提出了极大的考验［15］。由于节点高速移动，会造成网络拓扑变化频繁，势必会导致更多的分组丢失或错误和网络路由的重新选择，将会大大增加网络开销，加剧网络阻塞，影响数据传输时延，也会给媒体访问控制和路由算法设计带来更大的挑战。无人机自组网必须设计时延低、公平性好、信道利用率高的媒体访问控制协议和开销低、自适应性强、可靠性高的路由算法，以解决无人机高速移动带来的诸多问题。
4、2安全管理需要更好的安全策略
安全性对于网络来说是一个非常敏感的问题，无人机将来作为网络中心战的重要一环，其安全问题更是受到特别关注。无人机面临的作战环境非常复杂，除了要克服无线链路和移动拓扑等固有的安全弱点之外，还要防止诸如被动窃听、主动入侵、信息假冒等各种信息窃取和攻击。这就要求无人机自组网必须研究与设计适用性好、安全性强的分布式安全策略和方法。但是网络安全作为网络正常运行的一种保障，不应该也不允许占用节点大量的资源，不能因为增加了安全措施，降低了网络性能，影响了网络的正常运行。因此，无人机自组网在解决安全问题的同时，还必须做好安全机制与网络通信性能之间的平衡。
4、3信息处理需要更强的机载处理能力
无人机自组网的无线传输带宽有限，另外还要考虑无线信道竞争时所产生的信号衰落、碰撞、阻塞、干扰等因素，使得链路带宽更加受限、链路容量时变性强。如果对于大量的包含很多冗余的无人机信息不进行预处理，会直接会影响信息传输效率。但是，由于受技术和机载环境的限制，无人机机载平台的处理能力相对有限，不能对信息进行预处理，这不仅增大了系统通信负荷，降低了工作效率，还会增加信号在发送过程中被探测的概率［16］。因此，无人机自组网还必须解决好网络带宽有限和机载预处理能力相对不足之间的矛盾。
关键词:社区卫生服务;信息管理;VPN加密技术;网络连接
中图分类号:TP393文献标识码:A文章编号:1009-3044(2010)03-605-02
Community Health Service Station and the Hospital Information System Network Connectivity Solutions
MAO Ling-ling
(Kunshan City, Jiangsu Province, The Fourth People's Hospital, Kunshan 215300, China)
Abstract: In recent years, our hospital due to medical and business volume increased year by year, the construction of medical information increasingly accelerated pace、This requires the hospital to strengthen their management, use of modern management tools necessary for the hospital's management,will undoubtedly improve efficiency and accuracy of the information, the eradication of the existing manual management mode there are some drawbacks to cut public spending by efficiency and to improve medical standards and service quality, better service to the munity at large、
Key words: munity health services; information management; VPN encryption; network connection
随着区域卫生规划的要求和社区卫生的发展,我院开始在社区开设越来越多的卫生服务站。虽然医院实施了相应完善的信息化系统,但是由于地域上的距离,分布全镇十多家社区卫生服务站网络之间缺少互联互通,各社区的信息系统不能共享,造成网络的割裂和医疗信息的孤岛。社区卫生服务站由于无法实现与医院的局域网连接,信息化水平往往较差,大部分只能实现门诊收费功能。社区卫生服务站作为医院的一部分,却不具有院本部的信息化功能,从而导致医疗服务的标准、内容、价格不一致,这严重影响了社区卫生服务站的发展,也给管理带来了不便。因此,需要利用先进的信息技术手段,解决远距离信息系统的接入,成为必须要解决的问题。
1 网络连接技术比较
在技术上实现远程网络互联的方式有很多,像光纤连接、专线和VPN连接等。然而选择何种网络连接,既要节约成本,又要满足需要,就要求医院信息部门认真进行选择。一般来说,光纤连接是最理想的连接模式,它传输稳定,速率快,但其价格昂贵。租用帧中继专有网,租用费用过于昂贵,也不现实。VPN技术以其低价、易用、传输安全等特点,在公共的Internet上构建实现的类似于专线的安全链路,适合各种Internet接入方式,在近几年得到了迅速应用。为医疗卫生行业提供了一种全新高安全、高性能、高稳定性的VPN解决方案。经过论证,该模式在我院使用两年来,运行状况良好。
2 VPN技术简介
2、1 何为VPN
何为VPN(Virtual Private Network):虚拟专用网络,是一门网络新技术。是一条穿过混乱的公用网络的安全、稳定的隧道。通过对网络数据的封包和加密传输,在一个公用网络(通常是因特网)建立一个临时的、安全的连接,从而实现在公网上传输私有数据、达到私有网络的安全级别。通常,VPN是对企业内部网的扩展,通过它可以帮助远程用户、公司分支机构、商业伙伴及供应商同公司的内部网建立可信的安全连接,并保证数据的安全传输。
2、2 VPN工作原理
VPN的实现主要依赖两种技术:隧道技术与安全技术。
2、2、1 隧道技术
对于构建来说隧道技术是VPN的关键技术,它是负责将待传输的原始信息经过加密、协议封装和压缩处理后,再嵌套装入另一种协议的数据包送入网络中,像普通数据包一样进行传送。只有该虚拟专用网络授权的用户才能对隧道中的数据包进行解释和处理,而其他用户则无法处理这些信息,从而保证VPN的远程用户或主机和专用网络的安全连接,该技术就像在公用网上为信息交换的双方开辟一条专有的、隐蔽的数据通道一样,隧道由一系列的协议组成。
有两种类型的隧道协议:一种是二层隧道协议,用于传输二层网络的协议,包括L2TP(Layer2 Tunneling Protocol,即第二层隧道协议)、PPTP(Point-to-Point Tunneling Protocol,即点对点隧道协议)、L2F(Layer 2 Forwarding Protocol,即第二层转发协议)等协议。另一种是三层隧道协议,用于传输三层网络的协议,主要包括GRE(Generic Routing Encapsulation,即通用路由封装协议)、IPSec(Security Architecture for IP network、即IP层协议安全结构)、MPLS(Multiprotocol Label Switch,多协议标签交换)等技术标准。
2、2、2 安全技术
VPN中的安全技术通常由认证技术、加密技术及密钥交换与管理组成。认证技术防止数据的伪造和被篡改,加密技术防止数据被破译,密钥交换与管理保证了加密密钥的安全传递。VPN系统采用复杂的算法来加密传输的信息,使得敏感的数据不会被窃听,使分布在不同地方的专用网络能在不可信任的公共网络上安全地通信。
3 VPN组建
3、1 网络拓扑图
图1为网络拓扑图。
3、2 VPN技术实现
从技术实现角度讲,主要有两种主流的VPN解决方案:一种是以IPSec为代表的、基于用户设备的VPN技术,由网络厂商提供VPN技术和解决方案,既可用于网络互联,又可用于远程访问。基于IPSec的VPN不依赖于网络接入方式,它可以在任意基础网络上部署,而且可以实现端到端的安全保护,即两个异地局域网络的出口上只要部署了基于IPSec的网关设备,那么不管采用何种广域网络都能够保证两个局域网络安全地互联在一起。另一种是以MPLS VPN为代表的、基于网络的VPN技术,由电信运营商提供VPN服务,主要用于网络远程互联。它由电信运营商提供,秉承专线网络与生俱来的安全性、可靠性和高性能,便于实现数据、语音和视频业务三网合一,是替代传统广域网建立宽带专网的最佳方案。
利用MPLS构建的VPN网络需要全网的设备都支持MPLS协议,而IPSec VPN则仅仅需要部署在网络边缘上的设备具备IPSec协议的支持即可。从这一点上来看,IPSec VPN非常适合企业用户在公共IP网络上构建自己的虚拟专用网络,而MPLS则只能由运营商进行统一部署。医院可以根据自身的实际情况选择接入方式。
4 采用VPN方案的特点和好处
4、1 降低组网费用
借助Internet来建立医疗系统的VPN网络,可以节省大量的通信费用,提供了比其他通信方式更低廉的成本。此外,使用VPN还使医院不必投入大量的人力和物力去安装和维护WAN设备和远程访问设备。这些工作都由网络运营商来负责完成。
4、2 增强了安全性
安全是VPN技术的基础,为了保障信息的安全,VPN技术利用可靠的加密认证技术,在内部网络建立隧道,以防止信息被泄露、篡改和复制。
4、3 便于统一管理
通过VPN,医院能够对分散在各地的社区卫生服务机构进行安全的统一管理与协调。
4、4 扩展性
如果想扩大VPN的容量和覆盖范围。医院本部需做的事情很少,只需要发放新的证书,制订通信策略。安装点只需要连接Internet,就可以通过远程控制,连接到医疗系统的VPN网络。
5 结束语
以上是我从事医院信息化工作中获得的一些经验,有一些认识在与同行的交流中,获得了支持。我们一直关注医院信息化的进程和发展,并研究和分析了目前国内外医院信息化的现状,希望我们的文章能抛砖引玉,启发人们进一步做好医院的信息化工作。
参考文献:
[1] 朱弋,张卫东、数字化医院的网络安全问题[J]、医疗设备信息,2006,21(9):55-56、
[2] 向宇、医院计算机网络探讨与设想[J]、中国医学装备,2005,2(1):20-22、
[3] 张震江、医院网络安全现状及研究[J]、计算机系统应用,2006,7:88-93、
关键词：多协议网络；融合；重；路由协议
中图分类号：TP3 文献标识码：A文章编号：1009-3044(2008)35-2112-03
Optimizational Fusion Application of Multi-protocol Network
WEN Rui,LIU Sheng-hui
(School of Postgraduate, National Defense University, Beijing 100000, China)
Abstract: To establish internets rapidly,this article discussed the fusion practical application of multi-protocol environment and pointed out the basic principle in designing,especially in the core-layer which using routing protocol such as OSPF and EIGRP、The experiment’s environment is posed by Cisco products、
Key words: multi-protocol network; fusion; redistribute; routing protocol
1 引言
各单位网络建设步伐不一，采取的网络层路由协议多样、链路带宽不一，为适应信息社会快速发展的要求，必须确保网络收敛时间最短化、网络利用率最大化、网络路由信息最精确化，这样就提出了本文的研究课题，即多协议网络的优化融合设计。
2 研究对象
当前网络的主流设计方式为层次化的网络拓扑，它由不同的层组成，它能让特定的功能和应用在不同的层面上分别执行，逻辑上引入了核心层、分布层和接入层的概念。 其中，核心层位于网络的顶层，负责可靠而迅速地传输大量的数据流。对核心层来说，跨其传输的数据流对大多数用户来说是公共的。如果核心层除了故障，就会影响到每一个用户。
为避免核心层网络发生单点故障，一般按照网状结构拓扑进行设计，并以此自治区域核心与其他自治区域核心相联，组成互联网络。该文研究在多个自治区域、多种路由协议、多种物理链路条件下的网络路由设计。
网络协议采取当前主流的OSPF和EIGRP路由协议。协议的具体原理、特性参见书目[1]。
3 网络设计原则
网络设计，要对数据流采取最优化设计以满足高效传输的需要，确保重要信息和多媒体信息快速准确传输。要采取路由冗余设计以防止关键节点的损坏而造成全网的瘫痪，当某条物理链路中断或某个节点被摧毁后能自动迅速重构网络。要注重路由防环设计以确保网络互联互通。
最优、冗余、无环成为网络设计首要考虑的问题。最优化设计，要求网络有较快的响应时间，能充分利用各种线路的容量。冗余设计，设计时要实现高可靠性，要求路径存在冗余。无环设计，在核心层采用网状拓扑的同时，在多路由协议下能够识别出网络环。在路由协议选择上，尽量选择收敛时间短的协议，如果路由表收敛慢的话，快速的和有冗余的数据链路连接就没有意义了。
4 典型工程应用设计
搭建试验环境采用如图1所示拓扑，三层交换机SW1，路由器R1分别与骨干网Backbone1、2相联，R2连接50、0/24网络。R1的Gi0/1接口、R2的Gi0/1接口和SW1属于采取OSPF协议的域AREA 1；R1的Gi0/2接口采用EIGRP协议，AS号为100；R2的Gi0/2接口和S0/0接口、R1的S0/0接口采用EIGRP协议，AS号为1。接口IP地址前缀为192、168。
三台设备软件上分别采用不同的动态路由协议，有来自各自骨干网的路由条目，知道自身自治区域的所有路径；物理上采用网状拓扑结构，形成了一个物理环，并且传输介质中既有光纤传输也有帧中继Frame-relay网络，这样就组成了一个典型的多网合并设计环境。显然，要实现三个核心层网络的互联互通，不能采用默认路由方式，而必须在不同协议之间进行路由的重，使网络从相互隔离到互联互通直至达到最优、冗余、无环的优化设计。
首先进行简单的重。这一步在OSPF和EIGRP进程之间进行路由交换，做到网络的互联互通，能够相互访问。
R2上进行配置：
router ospf 1
redistribute eigrp 1 metric 110 metric-type 1 subnets
redistribute eigrp 100 metric 150 metric-type 2 subnets
//这里将由EIGRP 1来的路由设置为EX 1类型，由EIGRP 100来的路由设置为EX 2类型。
router eigrp 1
redistribute ospf 1 metric 10000 100 255 1 1500
R1上进行配置：
router ospf 1
redistribute eigrp 1 metric 110 metric-type 1 subnets
redistribute eigrp 100 metric 150 metric-type 2 subnets
router eigrp 100
redistribute ospf 1 metric 10000 100 255 1 1500
以上步骤只是进行简单的路由重，主要存在以下几个问题：
1) 在R1上把EIGRP 100的路由以Metric 150的方式重分发至OSPF 1中，那么对BACKBONE2过来的EIGRP 100的路由，只有通过R1才能到达（R2到BACKBONE2是通过SW1再到R1的），那么如果R1与SW1之间的链路断开，就会出现网络的单点故障，导致IGP中的其他设备学习不到BACKBONE2的路由。这样就应该在R1上实现EIGRP 100向EIGRP 1的：
router eigrp 1
redistribute eigrp 100
//这里同样EIGRP协议进行重时，不对metric进行设置，直接继承源的路由度量值。
2) SW1到50、0/24网络的问题。由EIGRP 1向OSPF过程中，度量值metric都为110，这样SW1在到的路由表中会由R1和R2均衡负载流量，而由R1负载时会通过帧中继网络，加重网络负担，产生拥塞。应当让SW1只走R2到达50、0网络，而R1不进行负载，只作为一个备份。这里采取在R1上改变EIGRP向OSPF重时metric的方法进行：
//建立标准访问列表10，匹配网络192、168、50、0/24。
关键词：智能建筑 总线技术 现场
引言
智能建筑是以建筑为平台，兼顾各种智能化建筑设备、办公自动化及其网络系统利用集体结构、系统管理方式使得其能够形成最优化组合，向人们能够提供一个投资合理、应用效率高、各种设备使用便捷和安全系数高的环境空间。智能建筑在当前建筑工程中是最常见的建筑模式，是采用自动化系统、通信自动化和办公自动化组成，其中数字自动化系统是当前智能建筑中的最重要组成部分。现场总线技术在智能建筑中被广泛应用，随着建筑业智能建筑化的不断增长和信息需求量的迅速提高，各种专门针对智能建筑的总线和通信协议被广泛应用。总线技术出现于上个世纪80年代，在刚开始被应用在工业生产和自动化领域的现场设备互联网技术通信中。一个现场总线在应用中是通过数字通信设备和监控设备相互组成的分布式系统，它的出现为传统的自动化控制产生了革命性变革。
1、Lon Works总线
Lon Works总线技术是上个实际90年代由美国开发推出的，最早是用来对各种传输数据较小的信息检测。通过对状态信息和控制信息分析，提出可方便操作，能够针对实现各种现场传感器和执行仪器的联网应用技术。Lon Works技术是一套开放式技术，其在应用中通信协议也是开放的，为了能够在使用中确保各个产品的操作性，在当前计算机网络和通信数据系统中经常采用远程造作系统来达到信息交换目的。
1、1Lon Talk协议
智能建筑在应用中，是通过结构、系统、服务和管理等多个部门之间的内部联系达成合理有效的优化设计，为投资者的合理管理提供一个高效率而又优雅舒适、便利快捷、安全系数高的环境空间。Lon Works采用Lon talk通信协议，在应用中在信息快速准确传递的同时更是为当前网络系数的变更提供了合理的依据，能够及时有效的对短文报文的传递提供可靠合理的条件依据。网络变量可以是任何单个数据项，也可以是当前的结构体系，同时更是当前程序应用数据类型的关键基础和前提。网络变量的概念大大简化了复杂的分布式应用的编程，降低了开发人员的工作量。Lon Talk协议支持总线型、星型、自由拓扑等多种拓扑结构，极大地方便了控制网络的构建。Lon Talk协议支持包括双绞线、电力线、无线、红外线、同轴电缆和光纤在内的多种传输介质。
1、2神经元芯片
Lon Works的每个控制节点包括一片神经元芯片、传感器和控制设备、收发器和电源。神经元芯片是节点的核心部分，确保智能系统中各智能设备之间使用可靠的标准进行通信，实现各智能设备之间的互操作。
神经元芯片内部含有3个8bit的CPU，在存储单元中固化了7层通信协议中的6层内容。用户只需编写应用层程序，无须考虑网络底层细节，如网络媒介占用控制、通信同步、纠错编码、优先控制等，大大简化了复杂的分布式应用的编程。神经元芯片可以作为执行InTalk网络协议中网络通信的一部分，形成传感器和执行器与Lon―Works网络之间的网关。
2、EIB总线
1990年以欧洲著名的电气产品制造商为核心组成联盟，制订了EIB技术标准，并成立了中立的非商业性组织EIBA。迄今为止，已有100多家制造厂商成为EIBA的会员，按照开放的EIB标准生产能够相互兼容和相互操作的各种元器件，产品品种多达5000种，几乎覆盖了建筑中各个专业和各种用途的需要。经过十多年的发展，EIB不仅成为欧洲标准，也被成功地引人世界各地，2000年在IEC国际现场总线标准大会上被提名作为国际标准之一。由于EIB标准的国际化，因此在推广中通常称之为电气安装总线技术。
2、1EIB协议
EIB是一种标准的总线控制系统，控制方式为对等控制方式，总线采用四芯屏蔽双绞线，其中两芯为总线使用，另外两芯备用。EIB总线协议遵循ISO／OSI7层协议规范，提供了OSI模型所定义的全部7层服务，并进行了合理的简化，有物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层，会话层和表示层的功能则并人应用层。EIB物理层支持的介质包括双绞线、电力线无线传输和红外，其中应用最为广泛的是双绞线和电力线。使用双绞线时，每个物理段可长达1000In，传输速率为7、6kb／s。使用电力线时最大传输距离为600In。EIB规定了带有冲突预防的载波侦听多路存取（CSMA／CA）以控制数据链路，使得在多个总线设备同时发送报文时，不会发生冲突和报文丢失的现象，而且报文发送的先后次序符合严格的优先级策略。网络层通过网络协议控制信息（NPCI）控制跳跃数，决定了EIB总线最大的逻辑拓扑的网段之间的间隔。应用层使用EIB网络用户／服务器管理的API（应用程序接口）功能，对通信对象组内部请求（或共享变量分配通问标志符，以完成收、发（多对一、多对多）功能。
2、2EIB总线系统
EIB网络是一个完全对等的分布式网络。在网络领域的应用中有着不容忽视的重点要求。网络上的每个节点都具有相等的地位，任何一个节点的失效都不会使网络瘫痪EIB网络采用了域（Area）、线（Line）、设备（De―vice）的分层结构。网络中最多有l5个域（Area），每个域最多可以有15条线（Line），而每条线最多可容纳255个设备（Device），即一个EIB系统中可容纳255x15×15=65025个设备（不包括主干线和主线上的设备）。线和线之间通过线耦合器连接，域和域之间通过区耦合器连接，相应的设备物理地址也分为域地址（4bit）、线地址（4bit）和设备地址（8bit）。
3、BACnet总线
BAC net即楼宇自动控制网络数据通信协议，由美国供热、制冷与空调工程师协会组织的标准项目委员会于1995年6月制订，同年l2月正式成为美国国家标准，并且得到欧盟标准委员会的承认，成为欧盟标准草案，2000年经修改讨论后成为国际标准。BACnet数据通信协议阐述了楼宇自动控制网络的功能、系统组成单元相互分享数据的途径、使用的通信媒介、可以使用的功能以及信息翻译的全部规则。该协议是为采暖、通风、空调、制冷控制设备而制订的，同时它也为其他如照明、保安、消防系统等楼宇自控系统的集成提供了基本原则。
对于信息通信业，会议提出加快推进信息通信业转型发展，夯实网络强国建设基础。
在我国工业通信业新常态特征的背景下，在2016年保持中高速增长，稳居世界第一制造大国和网络大国地位的基础上。会议提出2017年发展目标：电信业收入增长4%。工业和信息化部党组书记、部长苗圩作了题为《深化改革创新 促进融合发展 为加快建设制造强国和网络强国不懈努力》的工作报告。
电信业务收入重回5%
会议指出，2016年以来，工业通信业保持中高速增长，总体规模、综合实力进一步提升，稳居世界第一制造大国和网络大国地位。预计全年，电信业务总量、业务收入分别增长53%和5、1%，软件和信息技术服务业收入增长15%，互联网行业收入增长超过40%。
适应新趋势新要求大力推动融合发展。牵头推动出台深化制造业与互联网融合发展的指导意见。实施智能制造工程，标准体系框架初步形成。出台促进智能硬件、大数据、车联网、人工智能等产业发展的政策和行动计划。推动工业互联网发展进入快车道，工业互联网体系架构。两化融合管理体系贯标扎实推进。军民融合深度发展取得新成效。
统筹推进信息通信业发展、管理和安全。初步完成网络强国战略研究报告。全国所有地市基本建成光网城市。电信普遍服务试点项目进展顺利。5G研发成效明显。三网融合全国推广稳步推进。组织开展互联网基础管理专项行动。防范和打击通讯信息诈骗专项行动取得阶段性成效，全面实现了电话用户实名登记。修订后的无线电管理条例正式施行。
夯实网络强国建设基础
在2016年发展的基础上，会议提出2017年主要预期目标：全国规模以上工业增加值增长6%左右；电信业、互联网行业、软件和信息技术服务业收入分别增长4%、26%和14%左右。
会议强调，当前我国工业通信业新常态特征更加明显，正处于新旧动能接续转换、结构转型升级的关键时期。贯彻中央经济工作会议精神，做好明年工作，要重点把握以下几点。
一是围绕解决行业发展面临的突出问题，更加注重深化供给侧结构性改革。二是立足我国经济社会发展实际，更加注重务实推进制造强国建设。三是顺应全球信息化发展趋势，更加注重积极谋划和推动网络强国建设。
会议提出，加快推进信息通信业转型发展，夯实网络强国建设基础。深入实施网络提速降费。加快高速带网络建设，加快农村及偏远地区4G网络覆盖。大力推进5G技术产品研发、标准制订和产业链成熟。实施电信普遍服务试点项目，支持3万个以上行政村宽带建设升级。组织好“核高基”重大专项。进一步落实三网融合推广方案。全面开展互联网基础管理专项行动。抓好新修订的无线电管理条例的宣贯落实。持续深入推进防范和打击通讯信息诈骗专项行动。进一步提升网络信息安全管理水平。
会议提出持续深化改革、创新管理，营造工业通信业发展良好环境。加快政府职能转变和“放管服”改革，探索编制工业和信息化部权力清单和责任清单。落实法治政府建设实施纲要，开展制造强国战略、网络强国战略配套立法研究。实施更加精准的产业政策，研究建立产业政策执行情况监督、评估机制。加快建立涉企保证金清单制度。继续推进国家中小企业发展基金设立运营，启动小微企业应收账款融资专项行动，支持小微企业融资模式创新。
深化智能制造、5G、工业互联网、无线电管理、核与航天以及G20框架下新工业革命领域国际交流合作。全面落实部省合作协议，支持部属高校、科研院所加强与地方主管部门、重点企业和产业化基地的深度合作。健全重点协会联系制度和政府购买服务机制。
会议提出2017年重点工作，总的要求是，坚持稳中求进工作总基调，牢固树立和贯彻落实新发展理念，适应把握引领经济发展新常态，坚持以提高发展质量和效益为中心，坚持以供给侧结构性改革为主线，立足制造强国、网络强国战略全局，全面实施“中国制造2025”，深化创新驱动，全面做好稳增长、促改革、调结构、深融合、惠民生、保安全各项工作，加快新动能培育和传统动能修复，努力实现工业通信业平稳增长和提质增效，以优异成绩迎接党的胜利召开。
2017年六方面重点工作
坚持创新驱动发展，全面实施“中国制造2025”。
深化制造业和互联网融合发展，培育壮大新业态新模式。
着力化解突出矛盾和问题，努力保持工业经济平稳增长。
加快结构调整优化，提升供给质量和水平。