关于通信协议与标准

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关于通信协议与标准
   通信协议是现代通信系统中必不可少的、非常重要的组成部分，协议称为通信系统的软体，与硬体（各种通信设备）一起完成通信信息的传递。协议只有通过权威的标准化组织标准化，作为标准出版，才能为业界共同遵守，为商用产品所采纳，使通信网络协同运做，顺利完成信息传递功能。
一、协议
协议（Protocol），顾名思义是一组规则。在模拟通信中，协议用于呼叫的建立、连接、控制等；在数字通信中，协议用于确定二进制比特流中某些信息的位置，如地址、控制信息、用户数据及其他各信息组，都必须清楚地指明，并使其在传输中保持一致，这就是协议的工作。虽然许多协议特点相似，但在格式和实现方法上又有很大区别。
协议功能分为几层。分层的方法允许协议功能以及软件模块更好地分离。所谓分层，在通信网络中，就是共同遵守的OSI/RM。开放系统互连（OSI，Open System Interconnection）模型于1984年由ISO首次发布作为所有新协议的模型。它由最下层的物理层到最上层的应用层共七层，下面三层最为关键，上面几层对网络本身没有影响。它们是驻留在端节点中的软件，并且对网络设备是透明的（如路由器和交换机）。每一层与相同层用各种设备沿着网络进行通信（对等层通信）。这些设备对高层数据来说是不可见的，高层数据被视为用户数据。每一层使用不同的协议，下层直接为上层提供服务。也可以把一个协议封装在另一个协议中在相同层提供相同服务。每一层的协议完成不同的功能。第1层的物理层完成传递信息和协议附加信息转换为光信号或电信号在网络上传输的功能。第2层的数据链路层的功能是提供点对点通信，该层协议与用户数据或高层数据无关，只关心网络中任意两个设备之间的数据传输。第3层的网络（接入）层完成分组传送和路由选择功能，实现网络上的交换。第4层传输层完成控制源端到目的端的数据传输的功能。第5层会话层在面向连接协议中完成维持与目的端应用程序的对话功能。第6层表示层，如今这一层没有太多的用途。第7层应用层，该层为支持分布式应用软件提供管理功能，也是网络通信所必需的用户应用程序接口。
协议要完成许多特定任务。各种协议执行的任务不同，而且任务即使相同，执行方法也很少相同。协议是为满足网络内部的具体要求而开发的，并且常随着网络拓扑结构而设计。正因为如此，协议彼此之间的差异很大。协议要完成的任务主要有：
1、分段与重组（segmentation and reassembly）：分段就是在网络传送之前把用户数据划分成更小的数据块。有定长（如ATM的53字节）和不定长如X.25）之分。在某些网络中（如分组交换网络），数据并不按它发送的顺序传送，在接收端要进行重组。数据重组有许多种实现方法。一种方法是协议为每一个数据段分配一个数字或一个标识，使接收端能够识别出数据的发送顺序；另一种方法是识别数据段在原始数据块中的位置，它是通过用一个偏移量（offset）识别数据段所在字节的方法来实现的。
2、封装（encapsulation）：所有协议都形成某种封装格式。封装就是把数据放进一个用协议控制信息包围的“信包”中。协议控制信息可以是源端和目的端的地址，也可以是差错校验码。根据协议栈中被处理数据的位置形成分组（packet）、帧（frame）或协议数据单元（protocol data unit，PDU）等封装格式。
3、连接控制（connection control）：连接控制仅仅用于面向连接协议。该协议主要负责与终端建立初始连接。这不是物理连接而是逻辑连接。它的任务主要是向终端发送各种协议消息并等待确认。
4、有序传送（ordered delivery）：有序传送是通过对传送给网络的数据单元进行编号实现的。目的端保留收到的序列号（sequence number），当发送确认信息时用于鉴别序列号是否正确。许多协议并不要求每次收到数据单元就确认一次，而是等收到多条后才发送一条确认消息。这就要求源端和目的端都必须配置缓冲器。
5、流量控制（flow control）：流量控制在协议栈的所有层中都是非常重要的。协议必须能够控制通过网络的数据流，防止错误发生。某些协议使用序列号进行流量控制，还有些协议使用附加参数表示接收端所能接受的数据单元量。
6、差错检测与校正（error detection and correction）：差错检测与校正是协议提供的另一种处理能力。加在分组头的序列号用于保证数据有序传送，它可以使接收端检查数据单元是否全部接收，数据单元的顺序是否正确。
在OSI/RM之中，协议是指同层（或同一子层）实体（Entity）之间允许交换的信息格式规定和交换规程。协议使用的基本信息称为协议数据单元（PDU，即Protocol Data Unit），其种类、内部字段的意义及编码、各比特的传输顺序，在协议文本中都必须给予详细的定义。ISO文本常采用两种方式来描述PDU交换规程：非形式化技术和形式化技术。非形式化技术采用文字描述加状态变迁图/表的方式进行；形式化技术要求使用形式化描述技术（FDT，即Formal Definition Technique）。由于自然语言可能产生二义性，对文本理解的不同可能会影响协议实现与文本原意之间的一致性（Conformity）。尽管在该类文本中都附有描述协议状态变迁的状态变迁图（State Transition Diagram）或状态变迁表（State Transition Table），但由于二者仍然是非形式化的描述方法，难以保证协议的正确性和完整性。有不少用非形式化描述技术定义的协议在使用多年之后还发现有错误，因此人们开始研究使用形式化描述技术（FDT）。
二、协议与标准化
尽管协议在通信领域，不论是计算机行业或电话行业中都非常重要，但它们并不是在一夜之间形成的。许多协议经历了多年甚至十多年才得以完成。但是完成的协议不经过权威的标准化组织做为标准推荐使用，将毫无意义，将会使通信网络设备互不兼容，或者根本无法互联互通。协议只有通过权威标准化组织标准化后才能为业界共同遵守，并为商用产品所采纳，使通信网络协同运做，顺利完成信息传递功能。
    协议的标准化是标准化组织的主要工作内容之一。对于标准化组织，按照标准化对象，通常把标准分为技术标准、管理标准和工作标准三大类。技术标准是指对标准化领域中需要协调统一的技术事项所制定的标准。技术标准包括基础技术标准、产品标准、工艺标准、检测试验方法标准等，协议的标准化应该是技术标准化的工作内容。管理标准是指对标准化领域中需要协调统一的管理事项所制定的标准。管理标准包括管理基础标准，技术管理标准，经济管理标准，行政管理标准，生产经营管理标准等。工作标准是指对工作的责任、权利、范围、质量要求、程序、效果、检查方法、考核办法所制定的标准。
协议的标准化程度，受标准化组织的制约，标准化组织级别越高（如ISO、ITU、IEC等等），其权威性就越高，在通信网上使用的效率就越高，因为现代通信已是一个全球统一的智能网络。协议在使用过程中不断成熟完善，因此标准化也是一个不断的过程，标准化组织用用不同的版本来发布，这些新的版本有的直接用不同的版本号表示，有的用更新的年号表示，但标准的名称可以不改变。
三、标准与标准化组织
标准在使用上主要分为实际标准和依法标准，实际标准，既不被特定组织认可，也没有必要正式出版。这种标准是市场垄断的结果。像微软、高通等公司就享有市场统治份额，并在许多方面已经形成了实际标准。依法标准是经过标准化组织认可的标准。
标准在制定上又主要分为自发标准和管理标准。自发标准通常由一些行业成员制定，这种标准不要求厂商必须遵守，但遵守自发标准有利于厂商的发展，它可以确保厂商生产的设备进行互联，为厂商提供与其他专有网络拥有者竞争的机会。自发标准可以保证使用者所购买的设备依照该标准在其网络中正常工作，并使使用者从众多厂商提供的设备中选购他们最理想的设备。电信行业的大部分标准是自发标准。管理标准要求生产厂商必须遵守。管理标准由政府机构（各个国家的标准化组织）强行制定，用来确保整个行业在最大程度上满足公众的利益。
依法标准在形成之前要花费许多年的时间，因为标准化的过程非常特别，并且要牵扯到一定数量的人。一些标准化组织已经改进了它们的工作流程，加快了标准化进程。一种技术可以通过许多方法成为一种标准。依法标准最难发展。一般来讲，一个标准化组织先根据由会员或行业代表提交的提案来选定有关特定技术的发展方向，然后执行委员会把制定标准细节的任务分配给工作委员会，特定领域使用的标准由相应的工作委员会负责。这些提案几乎不可能是一种全面的解决方案，而仅仅是工作组所关心的一个小范畴，在例会上，它们必须对多种不同的提案进行表决，通常大部分提案都被否决。而通过的提案往往还需要进一步修改。多数标准化组织在接受提案之前要求全体一致通过的表决。但某些组织己经改变了这个规定（如ATM论坛），允许多数通过即可。尽管有时事与愿违，但在理论上却加速了标准化进程。一个工作组一旦完成了某个标准的指定部分后，就将其提交给常务理事（General Counsel）进行终审。被提议的标准还需再次进行表决，如果通过，就作为标准发布。
有许多不同的组织负责制定和发布标准。一般分为国际标准化组织和国内标准化组织，不论是国际或国内标准化组织颁布的标准都有强制性标准、推荐性标准等之分。
国际标准化组织往往是行业标准化组织，制定本行业的标准。如ITU为电信行业的权威标准化组织；IEC为电子电工行业的权威标准化组织；等等。国际标准化组织除行业组织外，还存在许多专业化的标准化组织，如通信行业内有：ATM论坛、软交换协会、WiMAX组织等等。这些专业化的标准化组织为推动相应专业的标准化起到了积极的作用，同时当这些专业标准成熟之后，将被行业标准化组织所采纳，成为行业标准。国际标准化组织还有一种形式就是区域标准化组织，如ETSI等，其作用与专业标准化组织类似。
国内标准化组织分为国家标准化委员会、行业标准化委员会及地方或企业标准化委员会。在我国国家标准化委员会是中国标准化委员会（CSBN）；通信行业标准化委员会是中国通信标准化协会（CCSA）。与通信行业相关的行业标准化委员会有广电总局、电子部和解放军总参谋部等的标准化委员会。在我国也存在着自发的专业标准化组织，如“闪联”等。
在我国，中国标准化委员会（CSBN）制定的标准为国家标准，用GB表示，分为强制性标准（GB）、推荐性标准（GB/T）和指导性技术文件（GB/Z）三类。中国通信标准化协会（CCSA）制定的标准为通信行业标准，用YD表示，它分为强制性标准（YD）、推荐性标准（YD/T）、参考性标准（YDC）和通信技术规定（YDN）四类。我国通信的国家标准和行业标准往往是根据国际标准化组织颁布的标准（如ITU），结合我国通信网的具体情况而制定的，使我国的通信技术或通信产业的发展能适应国际通信技术的发展。与此同时，我国还积极参与国际通信标准的制定，为国际通信事业的发展做出中国人应有的贡献，如在光通信领域已有多项被ITU采纳为标准，特别是有我国提出的TD-SCDMA标准被ITU推荐为三大主流3G移动标准。一个国家参与国际标准的制定的程度，反映着一个国家的技术实力，代表了从中获得的利益，有的已成为技术壁垒。
现代通信网络必须使用先进的通信协议，通信协议必须经过标准化后方能提高其运用效率。 
 

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