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摘要：基于可擴展標記語言結(jié)構(gòu)化、通用化等特點，文章在分析作戰(zhàn)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議基本組成及描述、驗證需求的基礎(chǔ)上，開發(fā)了一種通用化的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議編輯軟件，采用圖形化人機界面的方式，方便用戶快速進行作戰(zhàn)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的制定、編輯和描述，并通過XSD文件進行協(xié)議描述文件的格式校驗，軟件支持將描述的協(xié)議內(nèi)容按照預(yù)定模板，自動生成通信協(xié)議文件，方便系統(tǒng)設(shè)計人員進行通信協(xié)議文件的編制和修改，提高了通信協(xié)議開發(fā)和維護的效率。

關(guān)鍵詞：XML結(jié)構(gòu)化描述；XSD格式校驗；協(xié)議內(nèi)容預(yù)覽；協(xié)議文件生成

0引言

隨著現(xiàn)代艦艇作戰(zhàn)系統(tǒng)的快速發(fā)展，在艦艇作戰(zhàn)系統(tǒng)設(shè)計中存在大量的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，這些協(xié)議控制或規(guī)范著網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點間信息傳輸機制和信息內(nèi)容。面對作戰(zhàn)系統(tǒng)通信協(xié)議的日益膨脹，傳統(tǒng)依靠系統(tǒng)設(shè)計人員手動開展文檔化的通信協(xié)議制定方式存在著設(shè)計效率低、易出錯、版本管理困難、不利于格式校驗和錯誤檢查等缺點，已逐漸無法適應(yīng)現(xiàn)代艦艇作戰(zhàn)系統(tǒng)通信協(xié)議的設(shè)計、開發(fā)和維護要求。在作戰(zhàn)系統(tǒng)通信協(xié)議的設(shè)計過程中，往往需要經(jīng)過多輪的驗證和迭代，最終才能形成定稿的通信協(xié)議版本。目前系統(tǒng)通信協(xié)議設(shè)計人員多利用Word工具，以表格和文本形式手動制定并描述網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，和開展協(xié)議版本更新和維護，自動化程度不高，嚴重影響工作效率，不利于控制系統(tǒng)整體設(shè)計進度和管理協(xié)議文件技術(shù)狀態(tài)。從實際工作角度出發(fā)，為提高系統(tǒng)通信協(xié)議設(shè)計開發(fā)效率，便于開展協(xié)議文件的自動化校驗及后續(xù)的基于規(guī)則（協(xié)議內(nèi)容和交互流程）的自動化測試，本文針對網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的特點，遵循基本協(xié)議制定規(guī)則，提出一種通用化和結(jié)構(gòu)化的協(xié)議描述方法，開發(fā)了基于圖形界面的通信協(xié)議編輯軟件，方便用戶進行協(xié)議內(nèi)容的設(shè)計與編輯，軟件基于XML語言進行協(xié)議規(guī)則化組織、存儲，對于生成的協(xié)議描述文件利用對應(yīng)的XSD文件進行格式校驗，并最終通過模板自動生成通信協(xié)議文件，極大地提高了協(xié)議設(shè)計效率，提升了協(xié)議的可靠性，也為后期的協(xié)議更改和升級維護提供了極大的便利。

1網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的基本組成分析

通常，艦艇作戰(zhàn)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議一般為一組協(xié)議集，協(xié)議集中可包含多個協(xié)議，每個協(xié)議中又包含一條或多條報文。一條完整的報文由報文基本屬性、報文頭和用戶自定義報文段三部分構(gòu)成。報文基本屬性包括報文名稱、協(xié)議類型（TCP/UDP）、傳輸頻次、傳輸形式（點對點、組播、廣播）、發(fā)送時機、報文說明等。報文頭一般由報文標識、報文長度（定長或變長）、發(fā)方IP和端口號、收方IP和端口號、發(fā)送時戳等屬性組成。用戶自定義報文段是根據(jù)實際業(yè)務(wù)需求，由用戶自己定義的報文字段內(nèi)容和約束，一般分為按“字節(jié)”和按“位”兩種數(shù)據(jù)描述類型。用戶自定義報文段可以是上述兩種數(shù)據(jù)類型的組合。

2描述語言介紹

XML指可擴展標記語言，用于標記電子文件，使其具有結(jié)構(gòu)性的標記語言。它是一種跨平臺的、依賴于內(nèi)容的技術(shù)，也是當今處理分布式結(jié)構(gòu)信息的有效工具，是描述數(shù)據(jù)和交換數(shù)據(jù)的有效手段。XSD指XML結(jié)構(gòu)定義。它描述了XML文檔的數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)約束和數(shù)據(jù)內(nèi)容，它定義了可出現(xiàn)在文檔中的元素、屬性、子元素、子元素的次序、數(shù)目、元素是否為空、元素和屬性的數(shù)據(jù)類型、默認值以及固定值等內(nèi)容。

3協(xié)議描述方法

基于通信協(xié)議的標簽自定義、變長、嵌套等特點，考慮其擴展性、易描述性及易修改性等因素，采用XML進行通信協(xié)議的設(shè)計與描述。同時，采用XSD進行協(xié)議格式校驗，確保協(xié)議格式的正確性和符合性。按照通信協(xié)議的基本組成，制定了單個協(xié)議的XSD文件，具體描述了單條報文中的元素組織結(jié)構(gòu)及約束。

3.1創(chuàng)建協(xié)議描述文件

一個協(xié)議描述文件創(chuàng)建包括三種方式，分別為按空模板創(chuàng)建、按基礎(chǔ)模板創(chuàng)建和按類型模板創(chuàng)建描述文件。按空模板創(chuàng)建，用戶需填寫協(xié)議文件名稱、存儲路徑和說明，其中協(xié)議說明內(nèi)容為選填項。按空模板創(chuàng)建方式會產(chǎn)生一個空協(xié)議文件，僅包括協(xié)議文件的基本信息，無報文實質(zhì)內(nèi)容。后期需要用戶手動添加報文基本屬性、報文頭和用戶自定義數(shù)據(jù)段內(nèi)容。按基礎(chǔ)模板創(chuàng)建和按類型模板創(chuàng)建協(xié)議文件，需要用戶選擇對應(yīng)模板，程序按照此模板中已有內(nèi)容創(chuàng)建新的協(xié)議，用戶根據(jù)需要修改特定的元素內(nèi)容或添加自定義數(shù)據(jù)段內(nèi)容，目的是減少設(shè)計工作量，提升協(xié)議設(shè)計和制定的效率。

3.2添加并描述報文信息

首先向協(xié)議中添加報文，協(xié)議中可包含的報文數(shù)量為0～∞。其次按照報文XSD中規(guī)定的協(xié)議基本屬性和報文頭，開展對應(yīng)部分的設(shè)計描述。最后開展用戶自定義報文段的設(shè)計描述。用戶可在報文頭后添加用戶自定義報文段，一條報文中可包含的用戶自定義報文段數(shù)量為0～∞。每個用戶自定義報文段包括報文段屬性和數(shù)據(jù)內(nèi)容，報文段屬性包括字段名稱、類型和長度。根據(jù)實際業(yè)務(wù)需要，用戶自定義報文段可包含“位”或“字段”兩種類型。由于按位描述時一個字段長度可包含多個位段數(shù)據(jù)，因此位段數(shù)據(jù)可以是一個或多個，其余未定義位段默認為空。

3.3文件校驗與保存

協(xié)議中包含的報文描述完成后，利用XSD自動進行格式校驗和數(shù)據(jù)檢查，若出現(xiàn)格式或數(shù)據(jù)異常，給出錯誤信息并提示用戶修改，若檢查無誤，將按照自定義XML文件格式自動將協(xié)議信息進行組織轉(zhuǎn)化，并將文件保存在指定路徑下。

4協(xié)議文件格式校驗方法

QT提供了方便XML文件格式校驗的類QxmlSchemaValidator，利用該類提供的validate方法，可完成對指定XML文件的格式校驗。

5協(xié)議描述文件預(yù)覽

為突出協(xié)議描述文件的層次化和結(jié)構(gòu)化，便于預(yù)覽，將協(xié)議文件預(yù)覽分為兩部分，一部分采用樹形結(jié)構(gòu)形式，主要用于編輯、顯示協(xié)議的組織層次結(jié)構(gòu)和內(nèi)容，另一部分采用內(nèi)嵌瀏覽器的方式，瀏覽協(xié)議描述文件（XML）的內(nèi)容。該預(yù)覽方式具有以下優(yōu)點：

（1）支持左右兩側(cè)顯示內(nèi)容的實時對比查看；

（2）保留協(xié)議的層次結(jié)構(gòu)，協(xié)議結(jié)構(gòu)一目了然；

（3）支持關(guān)鍵字段高亮或顏色區(qū)分顯示，內(nèi)容顯示更加清晰；

（4）支持顯示內(nèi)容的縮放、段落折疊，方便協(xié)議預(yù)覽。協(xié)議描述文件的預(yù)覽方法是通過訪問COM組件的方式，調(diào)用系統(tǒng)自帶的IE瀏覽器，實現(xiàn)通信協(xié)議文件的內(nèi)容預(yù)覽。QT提供了QaxWidget類幫助訪問COM組件，IE瀏覽器對應(yīng)的COM組件為MicrosoftWebBrowser。程序中插入QaxWidget控件，在QaxWidget控件中選擇MicrosoftWebBrowser的ActiveX控件，設(shè)置MicrosoftWebBrowser的相關(guān)屬性。創(chuàng)建QaxWidget類對象，通過調(diào)用對象的dynamicCall類方法，實現(xiàn)協(xié)議文件在瀏覽器中的加載顯示。

6通信協(xié)議文件的自動生成

QT提供了QaxWidget和QaxObject類幫助訪問COM組件，程序通過COM組件調(diào)用方式訪問word程序，利用word提供的COM接口，自動實現(xiàn)通信協(xié)議文件的創(chuàng)建、內(nèi)容填充、保存等功能，最終自動生成符合模板格式要求的通信協(xié)議文件。供系統(tǒng)設(shè)計人員進行協(xié)議分發(fā)和存檔使用。通信協(xié)議文件自動生成的具體步驟如下：

（1）創(chuàng)建并編輯一個通信協(xié)議文件模板，設(shè)置模板的文檔標簽，保存為template.dot；

（2）初始化COM組件，創(chuàng)建一個QaxObject對象，指定對象與本機安裝的word程序組件相關(guān)聯(lián)；

（3）利用QaxObject對象以template.dot為模板新建一個文檔，獲取當前程序中的激活文檔；

（4）遍歷獲取文檔中的自定義標簽，逐個選中標簽，將協(xié)議描述文件中指定元素內(nèi)容插入到對應(yīng)的標簽位置；

（5）通信協(xié)議文件內(nèi)容填充完成后，保存文件至指定路徑，關(guān)閉當前工作文檔，退出word應(yīng)用程序，實現(xiàn)通信協(xié)議文件生成。

7結(jié)論

本文分析了作戰(zhàn)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的基本組成和層次結(jié)構(gòu)，并基于XML語言的優(yōu)勢及特點，設(shè)計開發(fā)了通信協(xié)議描述軟件，創(chuàng)建協(xié)議描述文件并完成作戰(zhàn)系統(tǒng)通信報文內(nèi)容的編輯與描述，利用XSD進行協(xié)議描述文件的格式校驗，最終將協(xié)議描述文件按照預(yù)定模板，自動生成通信協(xié)議文件，方便通信協(xié)議的下發(fā)、存檔等。軟件支持通信協(xié)議文件的導(dǎo)入和再編輯，有效提高了通信協(xié)議的維護效率。未來應(yīng)不斷加強軟件安全保密方面的工作，提升作戰(zhàn)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議設(shè)計開發(fā)及分發(fā)傳輸過程中的信息安全。

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作者：李俊，李峰綱，高興利  單位：西安泛華科技開發(fā)有限公司