【文章內(nèi)容簡介】 果有故障發(fā)生，阻礙分組到達遠程系統(tǒng)，或者服務器不接受連接，客戶都會得到通知 :數(shù)據(jù)可靠的交付，故障而不能交付，發(fā)送方會得到通知；具有流控的傳輸；雙工的傳輸，單個 TCP 連接允許同時雙向傳送數(shù)據(jù)流模式， TCP從發(fā)送方到接收方發(fā)送沒有報文邊界的字節(jié)。如果 IP 數(shù)據(jù)包中有已經(jīng)封好的 TCP 數(shù)據(jù)包，那么 IP 將把它們向上傳送到 TCP 層。TCP 將包排序并進行錯誤檢查，同時實現(xiàn)虛電路間的連接。 TCP數(shù)據(jù)包中包括序號和確認，所以未按照順序收到的包可以被排海軍工程大學畢業(yè)論文 17 序，而損壞的包可以被重傳。 TCP 將它的信息送到更高層的應用程序，例如 Tel 的服務程序和客戶程序。應用程序輪流將信息送回 TCP 層， TCP 層便將它們向下傳送到 IP 層，設備驅動程序和物理介質，最后到接收方。 面向連接的服務（例如 Tel、FTP、 rlogin、 X Windows 和 SMTP）需要高度的可靠性，所以它們使用了 TCP。 DNS 在某些情況下使用 TCP（發(fā)送和接收域名數(shù)據(jù)庫），但使用 UDP 傳送有關單個主機的信息。 UDP 協(xié)議 UDP 與 TCP 位于同一層，但對于數(shù)據(jù)包的順序錯誤或重發(fā)。因此， UDP 不被應用于那些使用虛電路的面向連接的服務， UDP主要用于那些面向查詢 應答的服務，例如 NFS。相對于 FTP或 Tel，這些服務需要交換的信息量較小。使用 UDP 的服務包括 NTP（網(wǎng)絡時間協(xié)議）和 DNS（ DNS 也使用 TCP）。 欺騙 UDP 包比欺騙 TCP 包更容易，因為 UDP 沒有建立初始化連接（也可以稱為握手）（因為在兩個系統(tǒng)間沒有虛電路），也就是說，與 UDP 相關的服務面臨著更大的危險。 UDP 為應用程序提供多對多的通信，UDP 在進行通訊的應用的數(shù)量上面，具有更大的靈活性。多個應用可以向一個接收方發(fā)送報文，一個發(fā)送方向也可以向多個接收方發(fā)送報文。 UDP 還可以使用底層網(wǎng)絡的廣播 和組播設施交付報文 :UDP 提供的是不可靠交付語義，報文可能丟失、重復或者失序，海軍工程大學畢業(yè)論文 18 而發(fā)送方是得不到通知的；缺乏流控制；報文模式，當有數(shù)據(jù)交付的時候，必須制定報文邊界。 UDP 適用于一次只傳送少量數(shù)據(jù)、對可靠性要求不高的應用環(huán)境。比如，我們經(jīng)常使用“ ping”命令來測試兩臺主機之間TCP/IP 通信是否正常，其實“ ping”命令的原理就是向對方主機發(fā)送 UDP 數(shù)據(jù)包，然后對方主機確認收到數(shù)據(jù)包，如果數(shù)據(jù)包是否到達的消息及時反饋回來，那么網(wǎng)絡就是通的。例如，在默認狀態(tài)下，一次“ ping”操作發(fā)送 4 個數(shù)據(jù)包（如圖 2 所示） 。大家可以看到，發(fā)送的數(shù)據(jù)包數(shù)量是 4 包，收到的也是 4 包（因為對方主機收到后會發(fā)回一個確認收到的數(shù)據(jù)包）。這充分說明了UDP 協(xié)議是面向非連接的協(xié)議，沒有建立連接的過程。正因為 UDP協(xié)議沒有連接的過程，所以它的通信效果高；但也正因為如此，它的可靠性不如 TCP 協(xié)議高。 傳輸層協(xié)議的選定 由于 TCP 和 UDP 的語義及其不同，如果要考慮應用協(xié)議所要求的語義，設計者就不能不在面向連接和無連接的傳輸協(xié)議間作出選擇。利用面向連接的 TCP 協(xié)議，可以大大簡化應用協(xié)議的設計工作。由于 UDP 不提供可靠的交付，無連接傳輸要求 應用協(xié)議提供可靠性，并在必要時，使用一種稱為自適應重傳的復雜技術。為現(xiàn)有的應用程序增加自適應重傳比較困難，它需要程序員具有海軍工程大學畢業(yè)論文 19 相當?shù)貙I(yè)知識。選擇 TCP 一個很大的缺點就是，建立和中止連接的三次握手使 TCP比起 UDP開銷大。在考慮是用 UDP還是用 TCP作為域名服務系統(tǒng)的運輸層協(xié)議是，設計者往往陷入兩難的境地。一個理想的解決方案應該既能提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸，又不需要專門的建立和釋放連接，不需要報文的反段和重組，同時還能是兩端的空閑狀態(tài)所處的時間最短。 TCP 什么都好，只可惜他需要建立和釋放連接。還有一個嚴重的問題就是 TCP 在空閑的連接上根本不發(fā)送任何分組。假設客戶與某個服務器建立了連接，并與之交換請求和響應，接著便崩潰了。因為客戶已經(jīng)崩潰了，它就不會再發(fā)送任何請求了，然而，服務器到目前為止對它收到的所有請求都進行了響應，它便不會再向客戶發(fā)送更多的數(shù)據(jù)了。在這種情況下，服務器擁有分配給該連接的數(shù)據(jù)結構 (包括緩存空間 )，并且這些資源不能被重新分配。服務器是設計成始終運行的。如果不斷有客戶崩潰，服務器就會耗盡資源 (比如，套接字、緩存空間、 TCP 連接 )從而中止運行。 ISO 模型 OSI (Open Systems Interconnection)即開放式通信系統(tǒng)互聯(lián)參考模型，是國際標準化組織 (ISO)提出的一個試圖使各種計算機在世界范圍內(nèi)互連為網(wǎng)絡的標準框架。 OSI 定義了開放系統(tǒng)的層次結構、層次之間的相互關系以及各層所包括的可能的任海軍工程大學畢業(yè)論文 20 務，它本身并不是一個標準，而是一個在制定標準時使用的概念性框架，是作為一個框架來協(xié)調(diào)和組織各層所提供的服務的。 OSI模型由 7 個層組成，每一層都處理特定的通信任務。如圖 所示。 圖 OSI 模型分層圖 在單臺機器中，每一層通過兩層 間的層間接口調(diào)用下一層的服務，取出對該層有意義的數(shù)據(jù)；機器之間則是使用某個給定層的協(xié)議的對等進程進行通信。這種通信由一些協(xié)議來控制，協(xié)議就是實現(xiàn)雙方都同意的一組規(guī)則和約定。對等進程是指每一個機器的某個給定層上進行通信的進程。 應 用 層 表 示 層 會 話 層 運 輸 層 網(wǎng) 絡 層 數(shù)據(jù)鏈路層 物 理 層 應用層 表示層 會話層 運輸層 網(wǎng)絡層 數(shù)據(jù)鏈里層 物理層 對等協(xié)議 對等協(xié)議 對等協(xié)議 對等協(xié)議 對等協(xié)議 對等協(xié)議 對等協(xié)議 物理通信 第 三 章 即時通信軟件的需求分析 安全即時通信系統(tǒng)功能描述 安全即時通信系統(tǒng)以“先進合理的應用理念”、“高效率的通信服務”、“安全的系統(tǒng)服務”，為用戶提供了一套安全快捷的即時信息交流和辦公的平臺，以增強企事業(yè)單位內(nèi)部的信息交流，拓寬單位員工的安全溝通渠道，創(chuàng)建新型的溝通文化，提高 單位的工作效率。 該系統(tǒng)具有文本通信、文件傳輸、用戶管理等基本功能，同時保證數(shù)據(jù)通信的即時性以及通信過程和信息存儲的安全性。如表 所示。 表 安全即時通信系統(tǒng)功能設計 基本功能 功能描述 文本通信 點對點會話通信、點對多點消息和通知群發(fā)、離線通信、信息存儲等功能 文件傳輸 服務器共享文件列表查詢、客戶端上傳文件、客戶端下載文件等 文本通信提供客戶之間的消息傳輸服務，保證信息傳輸?shù)募磿r性和安全性。文本通信包括 :點對點通信一一實現(xiàn)兩個用戶之海軍工程大學畢業(yè)論文 14 間的信息溝通；消息通知群發(fā)一一實現(xiàn)單個用戶對多個用戶的文字會話、消息通知分發(fā)和任務分配等。另外文本通信支持向離線人員發(fā)送各種信息，同時聊天信息都存儲在聊天信息數(shù)據(jù)庫內(nèi)。系統(tǒng)的即時文本通信功能方便了員工間的工作交流，使員工在第一時間得知單位的重要通知、本人的工作任務，以提高工作效率。 文件傳輸功能為客戶端之間提供文件傳輸服務。服務器提供了共享文件列表查詢、文件上傳、文件下載等服務。服務器端可以人工設置共享文件列表、文件上傳保存路徑等參數(shù)?？蛻舳丝梢陨蟼魑募练掌骰驈姆掌鞴蚕砦募斜碇羞x擇文件并下載至本地系統(tǒng)，同時客戶端之間也可以互相傳輸文件，并且將文件信息保存 至服務器供查詢使用。文件傳輸完畢后提醒用戶接收或發(fā)送完畢。文件傳輸過程不會對正常文本通信造成影響。 用戶管理功能主要提供維護系統(tǒng)的正常運行，保護合法用戶的重要信息不受侵害并且防止惡意攻擊等服務。該模塊包括用戶注冊信息管理、用戶登陸許可與在線狀態(tài)監(jiān)控、部門信息管理等。系統(tǒng)運行過程中需要將重要信息以密文形式存儲在數(shù)據(jù)庫中，并且可以對重要信息進行備份。 另外，系統(tǒng)需要設計出友好的操作界面。操作界面包括客戶端用戶界面和系統(tǒng)管理員維護服務器的用戶界面?？蛻舳擞脩艚缑姘ǖ顷憽⒑糜蚜斜?、聊天界面和個人信息管理的界面，并 實現(xiàn)上述相應的功能。服務器用戶界面主要指管理員可以方便管理海軍工程大學畢業(yè)論文 15 用戶基本信息、服務器存儲的文件、用戶間發(fā)送文件的信息以及用戶的權限等信息，并實現(xiàn)對用戶操作的監(jiān)控和對重要數(shù)據(jù)備份等功能。 一般即時消息格式需求 ； ； 地址； 別 (非 ASCII 內(nèi)容 )； ； 格式必須反映當前最好的可用性實踐。 可靠性需求 在 Inter 網(wǎng)絡日益發(fā)揮重要作用的時代 ,IM 軟件作為這個時代的產(chǎn)物 ,具有經(jīng)濟、高效、方便的優(yōu)點 ,不僅僅被個人作為信息交換工具 ,而廣泛的使用 ,也成為了企業(yè)級應用不可缺少的工具。但是 ,IM 軟件在保密性方面的缺陷 ,很可能導致個人信息的泄露 ,個人隱私的泄露 ,給個人信息安全帶來嚴重的后果；也可能導致企業(yè)級應用中 ,商業(yè)資料泄密 ,甚至是商業(yè)機密的泄露 ,這將會給企業(yè)帶來無法估計的損失。在這里有幾點建議和簡單的方法 ,海軍工程大學畢業(yè)論文 16 可有助于提高 IM 軟件的安全性。 首先 ,在即時信 息交流中 ,我們應該盡量避免涉及自己個人隱私 ,工作資料的內(nèi)容。 其次 ,在涉及比較重要信息時 ,不能直接使用 IM軟件交流 ,應該使用專業(yè)軟件加密后 ,發(fā)送給對方 ,再用其他方式 (如電話 ,不應該再用網(wǎng)絡 )交換密鑰。最后 ,我們還可以采用使用代理的方式 ,使數(shù)據(jù)格式發(fā)生一定的變化 ,是一些特定的監(jiān)視工具失效。協(xié)議必須存在機制，保證即時消息成功投遞或者投遞失敗的時候，發(fā)信者獲得足夠的信息。 性能需求 :即時通信亦即用戶間能實時發(fā)送和接收各種信息，包括文本通信和文件傳輸，其中保證數(shù)據(jù)的可到達性，保證 數(shù)據(jù)解讀的正確性，防止數(shù)據(jù)丟失或數(shù)據(jù)錯位，從而保證消息傳送的可靠性。 :通信安全是指保證客戶之間傳送消息和文件的安全，防止數(shù)據(jù)在傳輸過程中遭泄密、竊密或被篡改數(shù)據(jù)。程序中采用信息加密技術使信息以密文的形式傳輸，實現(xiàn)傳輸?shù)臋C密性，同時盡可能減少加解密對傳輸速度的影響。 :系統(tǒng)穩(wěn)定性包括系統(tǒng)在高通信強度下是否能夠正常、及時地處理各客戶端的請求和信息，系統(tǒng)在長時間工海軍工程大學畢業(yè)論文 17 作狀態(tài)下是否會出現(xiàn)異常以及系統(tǒng)的容錯性能等。防止系統(tǒng)崩潰和程序退出，同時降低程序運行中 CPU 等資源的消耗。 即時通 訊 (IM)的通訊協(xié)議需求 協(xié)議是一系列的步驟，它包括雙方或者多方，設計它的目的是要完成一項任務。即時通訊協(xié)議，參與的雙方或者多方是即時通訊的實體。協(xié)議必須是雙方或者多方參與的，一方單獨完成的就不算協(xié)議。這樣在協(xié)議動作的過程中，雙方必須交換信息，包括控制信息、狀態(tài)信息等等。這些信息的格式必須是協(xié)議參與方同意并且遵循的。好的協(xié)議要求清楚，完整，每一步都必須有明確的定義，并且不會引起誤解；對每種可能的情況必須規(guī)定具體的動作。 信息加密和鑒別需求 ； 證通知和即時消息的置信度，未被監(jiān)聽或者破壞； ，未被重排序或者回放； 讀； ，不海軍工程大學畢業(yè)論文 18 被重放和解密。 即時消息的安全類需求 本節(jié)講述了即時消息的安全方面的需求。我們假設有以下情況： A 發(fā)送即時消息 M 給 B 那么： ； ， A 必須接到確認； M 被投遞了， B 只能接受 M 一次； B 提供方法檢查 A 發(fā)送了這條信息； B 使用另一條即時信息，回復信息； A 的 IP 地址； A 提供方法保證沒有其他個體 C 可以看到內(nèi)容； A 提供方法保證沒有其他個體 C 可以篡改 M； B 提供方法鑒別沒有發(fā)生篡改； 必須能夠閱讀 M， B 可以防止 A 發(fā)送信息給他； A 使用現(xiàn)在的數(shù)字簽名標準對信息進行簽名。 海軍工程大學畢業(yè)論文 19 第 四 章 即時通信軟件的設計 通訊協(xié)議的制定 即時通信的傳輸層協(xié)議 ICQ 和 都同時為支持不同的傳輸層協(xié)議 TCP 和 UDP 協(xié)議，制定了語義不同的即時通訊協(xié)議。使用 UDP 作為其傳輸層協(xié)議，可以提供即時通訊協(xié)議必須的可靠連接和可靠交付語義，簡化了應用層協(xié)議的設計。 即時通信選擇 UDP 作為其傳輸層協(xié)議之一。在文件傳輸和傳輸串行化數(shù)據(jù)時，采用 TCP 協(xié)議來進行傳輸；在即時通信客戶端之間進行通信的時候，將使用 UDP 協(xié)議進行開發(fā)，系統(tǒng)并不保證消息一定能夠到達，但是如果消息沒有到達對方的話，服務器會中轉消息或者通知用戶重發(fā)消息。 即時通信協(xié)議的設計 設計協(xié)議就是設計一套滿足需求的交互操作的語義和相關的信息格式。即時通信協(xié)議它定義了滿足即 時通訊模型需求的一組交互操作的語義和相關信息的肌格式?，F(xiàn)在普遍使用的嵌套文本信息格式有兩種 :MIME 和 XML。 MIME 利用了一個事實就是， RFC 822 在消息體的內(nèi)容中做了海軍工程大學畢業(yè)論文 20 一點限制：唯一的限制就是只能使用簡單的 ASCII 文本。所以，MIME 信息由正常的 Inter 文本郵件組成，文本郵件擁有一些特別的符合 RFC 822 的信息頭和