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摘要：基于可擴(kuò)展標(biāo)記語言結(jié)構(gòu)化、通用化等特點(diǎn)，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(yàn)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(jī)界面的方式，方便用戶快速進(jìn)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(jìn)行協(xié)議描述文件的格式校驗(yàn)，軟件支持將描述的協(xié)議內(nèi)容按照預(yù)定模板，自動(dòng)生成通信協(xié)議文件，方便系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員進(jìn)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(hù)的效率。

關(guān)鍵詞：XML結(jié)構(gòu)化描述；XSD格式校驗(yàn)；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(jì)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(diǎn)間信息傳輸機(jī)制和信息內(nèi)容。面對(duì)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(jì)人員手動(dòng)開展文檔化的通信協(xié)議制定方式存在著設(shè)計(jì)效率低、易出錯(cuò)、版本管理困難、不利于格式校驗(yàn)和錯(cuò)誤檢查等缺點(diǎn)，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(jì)、開發(fā)和維護(hù)要求。在作戰(zhàn)系統(tǒng)通信協(xié)議的設(shè)計(jì)過程中，往往需要經(jīng)過多輪的驗(yàn)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(jì)人員多利用Word工具，以表格和文本形式手動(dòng)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(hù)，自動(dòng)化程度不高，嚴(yán)重影響工作效率，不利于控制系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)進(jìn)度和管理協(xié)議文件技術(shù)狀態(tài)。從實(shí)際工作角度出發(fā)，為提高系統(tǒng)通信協(xié)議設(shè)計(jì)開發(fā)效率，便于開展協(xié)議文件的自動(dòng)化校驗(yàn)及后續(xù)的基于規(guī)則（協(xié)議內(nèi)容和交互流程）的自動(dòng)化測(cè)試，本文針對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的特點(diǎn)，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(jìn)行協(xié)議內(nèi)容的設(shè)計(jì)與編輯，軟件基于XML語言進(jìn)行協(xié)議規(guī)則化組織、存儲(chǔ)，對(duì)于生成的協(xié)議描述文件利用對(duì)應(yīng)的XSD文件進(jìn)行格式校驗(yàn)，并最終通過模板自動(dòng)生成通信協(xié)議文件，極大地提高了協(xié)議設(shè)計(jì)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(jí)維護(hù)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(gè)協(xié)議，每個(gè)協(xié)議中又包含一條或多條報(bào)文。一條完整的報(bào)文由報(bào)文基本屬性、報(bào)文頭和用戶自定義報(bào)文段三部分構(gòu)成。報(bào)文基本屬性包括報(bào)文名稱、協(xié)議類型（TCP/UDP）、傳輸頻次、傳輸形式（點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、組播、廣播）、發(fā)送時(shí)機(jī)、報(bào)文說明等。報(bào)文頭一般由報(bào)文標(biāo)識(shí)、報(bào)文長(zhǎng)度（定長(zhǎng)或變長(zhǎng)）、發(fā)方IP和端口號(hào)、收方IP和端口號(hào)、發(fā)送時(shí)戳等屬性組成。用戶自定義報(bào)文段是根據(jù)實(shí)際業(yè)務(wù)需求，由用戶自己定義的報(bào)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(bào)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(kuò)展標(biāo)記語言，用于標(biāo)記電子文件，使其具有結(jié)構(gòu)性的標(biāo)記語言。它是一種跨平臺(tái)的、依賴于內(nèi)容的技術(shù)，也是當(dāng)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(rèn)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(biāo)簽自定義、變長(zhǎng)、嵌套等特點(diǎn)，考慮其擴(kuò)展性、易描述性及易修改性等因素，采用XML進(jìn)行通信協(xié)議的設(shè)計(jì)與描述。同時(shí)，采用XSD進(jìn)行協(xié)議格式校驗(yàn)，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(gè)協(xié)議的XSD文件，具體描述了單條報(bào)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(gè)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(chǔ)路徑和說明，其中協(xié)議說明內(nèi)容為選填項(xiàng)。按空模板創(chuàng)建方式會(huì)產(chǎn)生一個(gè)空協(xié)議文件，僅包括協(xié)議文件的基本信息，無報(bào)文實(shí)質(zhì)內(nèi)容。后期需要用戶手動(dòng)添加報(bào)文基本屬性、報(bào)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(duì)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(jì)工作量，提升協(xié)議設(shè)計(jì)和制定的效率。

3.2添加并描述報(bào)文信息

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

3.3文件校驗(yàn)與保存

協(xié)議中包含的報(bào)文描述完成后，利用XSD自動(dòng)進(jìn)行格式校驗(yàn)和數(shù)據(jù)檢查，若出現(xiàn)格式或數(shù)據(jù)異常，給出錯(cuò)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(dòng)將協(xié)議信息進(jìn)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(yàn)方法

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

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(diǎn)：

（1）支持左右兩側(cè)顯示內(nèi)容的實(shí)時(shí)對(duì)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(shí)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(duì)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(duì)象，通過調(diào)用對(duì)象的dynamicCall類方法，實(shí)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(dòng)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(dòng)實(shí)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(dòng)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(jì)人員進(jìn)行協(xié)議分發(fā)和存檔使用。通信協(xié)議文件自動(dòng)生成的具體步驟如下：

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

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

（3）利用QaxObject對(duì)象以template.dot為模板新建一個(gè)文檔，獲取當(dāng)前程序中的激活文檔；

（4）遍歷獲取文檔中的自定義標(biāo)簽，逐個(gè)選中標(biāo)簽，將協(xié)議描述文件中指定元素內(nèi)容插入到對(duì)應(yīng)的標(biāo)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(dāng)前工作文檔，退出word應(yīng)用程序，實(shí)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(shì)及特點(diǎn)，設(shè)計(jì)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(bào)文內(nèi)容的編輯與描述，利用XSD進(jìn)行協(xié)議描述文件的格式校驗(yàn)，最終將協(xié)議描述文件按照預(yù)定模板，自動(dòng)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(hù)效率。未來應(yīng)不斷加強(qiáng)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(jì)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