基于CNAPS的流水號管理方法

1、基于CNAPS的流水號管理方法四川大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)系黃麗娟摘要：中國國家現(xiàn)代化支付交易清算系統(tǒng)hinaNatinalAutatinPayentSyste，簡稱NAPS，是中國人民銀行在世界銀行貸款支持下正在建立中的中央銀行支付系統(tǒng)，該系統(tǒng)的主要功能是對各商業(yè)銀行的資金進(jìn)展最終的清算。文章分析了目前NAPS系統(tǒng)可靠性，響應(yīng)時(shí)間等方面的一些不完善之處，介紹了改善系統(tǒng)可靠性，縮短系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間的方法，即流水號管理。關(guān)鍵詞：NAPSSB分行系統(tǒng)資金清算流水號套接口商業(yè)銀行SpeialBank之間的資金收、付交易，必須經(jīng)過政府受權(quán)的中央銀行進(jìn)展資金清算，以發(fā)揮中央銀行的宏觀調(diào)控功能，從而穩(wěn)定貨幣、穩(wěn)定市常N

2、APS系統(tǒng)即是由各級中央銀行組成,因此SB分行系統(tǒng)必須和NAPS系統(tǒng)通信，通過NAPS系統(tǒng)完成資金的最終清算。NAPS系統(tǒng)的可靠、有效運(yùn)行，將關(guān)系到企業(yè)、個(gè)人的資金是否實(shí)現(xiàn)有效、及時(shí)、可靠的轉(zhuǎn)移，對維護(hù)和健全銀行體系，完善金融市場是至關(guān)重要的。NAPS系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的傳送是全雙工的。一方面是NAPS向SB發(fā)送信息或文件；另一方面SB也向NAPS發(fā)送信息或文件。以下著重分析NAPS向SB發(fā)送信息或文件時(shí)的情況，SB向NAPS發(fā)送信息或文件時(shí)的情況與此類似。1目前NAPS系統(tǒng)的一些不完善之處目前在NAPS向SB發(fā)送信息或文件的途徑上存在以下缺乏之處：接收端不能得到獨(dú)立的信息或文件；文件懇求響應(yīng)時(shí)間過長

3、；傳輸層能提供的可靠性有限。1不能得到獨(dú)立的信息和文件兩個(gè)應(yīng)用程序通過TP連接交換8bit字節(jié)構(gòu)成的字節(jié)流。TP不在字節(jié)流中插入記錄標(biāo)識符。我們將這稱為字節(jié)流效勞bytestreaservie。假如一方的應(yīng)用程序先傳10字節(jié)，又傳20字節(jié)，再傳50字節(jié)，連接的另一方將無法理解發(fā)方每次發(fā)送了多少字節(jié)。收方可以分4次接收這80個(gè)字節(jié)，每次接收20個(gè)字節(jié)。一端將字節(jié)流放到TP連接上，同樣的字節(jié)流將出如今TP連接的另一端。TP對字節(jié)流的內(nèi)容不作任何解釋。對字節(jié)流的解釋由TP連接雙方的應(yīng)用層解釋。當(dāng)NAPS向SB發(fā)送信息或文件時(shí)，SB得到的只是無記錄標(biāo)識的字節(jié)流，而無法復(fù)原出獨(dú)立的信息或文件。2文件懇求

4、響應(yīng)時(shí)間過長在NAPS系統(tǒng)中，SB作為客戶機(jī)，NAPS作為效勞器運(yùn)行，客戶是指主動(dòng)發(fā)起通信懇求的應(yīng)用程序，而效勞器是被動(dòng)等待接收通信懇求的應(yīng)用程序。所以在NAPS向SB發(fā)送信息或文件的途徑上，NAPS不會主動(dòng)向SB發(fā)送信息或文件，它必須首先收到SB的懇求。在NAPS向SB發(fā)送信息或文件的途徑上，SB向NAPS發(fā)出信息或文件懇求的同時(shí)啟動(dòng)一個(gè)定時(shí)器，當(dāng)定時(shí)器超時(shí)仍未接收到正確的信息或文件SB那么認(rèn)為這個(gè)懇求喪失或損傷因此進(jìn)展重傳。當(dāng)NAPS與SB傳送的數(shù)據(jù)單元是文件時(shí)，由于文件數(shù)據(jù)量很大，正常情況下都要經(jīng)過很長的時(shí)延才能從NAPS端全部傳送到SB端，因此定時(shí)器的時(shí)間應(yīng)設(shè)置為比擬大的值，SB往往要

5、等待很長的時(shí)間才能判斷是否重發(fā)懇求，SB的響應(yīng)時(shí)間很長。特別是當(dāng)NAPS發(fā)送的文件有一小局部出錯(cuò)，SB端TP檢查到效驗(yàn)和出錯(cuò)時(shí)就會拋棄整個(gè)文件，接著SB定時(shí)器超時(shí)，SB重發(fā)懇求，NAPS再次重發(fā)整個(gè)文件，SB從發(fā)出第一次懇求開場，需要經(jīng)歷很長的時(shí)間才能接收到完全正確的文件。3傳輸層能提供的可靠性是有限的NAPS系統(tǒng)的傳輸層采用的是TP傳輸控制協(xié)議，理論上TP協(xié)議是可靠的，然而實(shí)際的傳輸效勞并非毫無錯(cuò)誤，但在不可靠的網(wǎng)絡(luò)之上提供可靠的效勞正是傳輸層要實(shí)現(xiàn)的目的。傳輸層是增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)層提供的效勞質(zhì)量，它必須彌補(bǔ)應(yīng)用層用戶要求與網(wǎng)絡(luò)層所提供的效勞之間的差異。用戶在建立連接時(shí)對各種效勞參數(shù)如剩余誤碼率指定

6、希望的、可承受的最低限度的值，傳輸層根據(jù)網(wǎng)絡(luò)效勞的種類或它可以獲得的效勞來檢查這些參數(shù)，決定能否提供所要求的效勞。當(dāng)傳輸層發(fā)現(xiàn)效勞質(zhì)量參數(shù)的某些值是無法到達(dá)的，傳輸層甚至不去與目的機(jī)器連接，便直接通知應(yīng)用層連接懇求失敗。因此傳輸層能提供的可靠性是有限的。2NAPS系統(tǒng)性能改善方法-流水號管理改良了的NAPS系統(tǒng)在NAPS發(fā)送信息或文件的途徑上都增加了流水號管理的通信處理機(jī)制，進(jìn)一步增強(qiáng)NAPS系統(tǒng)可靠性，并縮短了文件懇求/發(fā)送的響應(yīng)時(shí)間。一、對接收方信息或文件不能獨(dú)立和文件懇求響應(yīng)時(shí)間過長的解決在NAPS發(fā)送信息或文件的途徑上，發(fā)送數(shù)據(jù)在NAPS端，為保證SB端接收到獨(dú)立的信息或文件，通信上采

7、用SB懇求一次，NAPS發(fā)送一次的方法。NAPS給它生成的每個(gè)信息分配一個(gè)流水號，以標(biāo)識該信息在NAPS數(shù)據(jù)流中的位置。通信上SB懇求一個(gè)流水號，NAPS才發(fā)送流水號為對應(yīng)值的信息。這樣各個(gè)信息就能分開。在NAPS向SB發(fā)送信息途徑上流水號的處理過程可分成三步：1當(dāng)系統(tǒng)開場，鏈路建立后SB向NAPS發(fā)初始化流水號懇求，隨后NAPS向SB發(fā)送初始化流水號答復(fù)，把SB的流水號初始化為0。不是系統(tǒng)開場，如出現(xiàn)故障鏈路斷開再次建立，鏈路建立后SB會向NAPS發(fā)證實(shí)流水號懇求，如NAPS判斷SB的流水正確，NAPS會發(fā)出證實(shí)流水號答復(fù)。2接著SB開場不斷地向NAPS發(fā)送信息懇求并從NAPS接收信息，直到

8、接收到NAPS端無信息發(fā)送電文為止。當(dāng)SB端接收到NAPS的無信息發(fā)送電文，隔一段時(shí)間，SB又會向NAPS發(fā)送信息懇求。3當(dāng)一天完畢時(shí)，SB端會向NAPS發(fā)送一個(gè)完畢流水號懇求，當(dāng)SB接收到NAPS的完畢流水號答復(fù)后，SB斷開鏈路。證實(shí)流水號懇求和證實(shí)流水號答復(fù)或初始化流水號懇求和初始化流水號答復(fù)這兩個(gè)步驟稱為流水號同步，通過流水號同步，SB可以知道已經(jīng)接收到NAPS發(fā)送數(shù)據(jù)流的什么位置。這類似于TP的三步握手。在TP的三步握手協(xié)議中，因?yàn)閿?shù)據(jù)傳輸是雙向的，所以要完成客戶和效勞器的同步需要三個(gè)步驟。在NAPS系統(tǒng)中，NAPS發(fā)送信息途徑上數(shù)據(jù)是由NAPS向SB端單向傳輸，因此在該途徑上NAPS

9、和SB的流水號同步只需兩個(gè)步驟。下面是日初系統(tǒng)開場時(shí)，NAPS向SB發(fā)送信息途徑上，NAPS端有2個(gè)未發(fā)送信息時(shí)流水號的處理過程文件接收途徑上流水號的處理過程與此類似：NAPS(日初流水號初始化為0)SB(流水號為上日終止時(shí)的值50)圖2-1沒有電文喪失、重復(fù)等錯(cuò)誤的理想情況未到一天完畢時(shí)圖2-1直線兩側(cè)數(shù)值是NAPS端和SB端的流水號，斜線上表示是SB和NAPS之間的傳送電文。NAPS端流水號是指NAPS已發(fā)送且被SB正確接收到的信息的個(gè)數(shù)如NAPS端流水號為3，表示NAPS已發(fā)送出去3個(gè)信息且這時(shí)SB接收到的信息個(gè)數(shù)也是3。SB流水號是指SB已正確接收到信息的個(gè)數(shù)。NAPS流水號的更新是在

10、NAPS接收到SB懇求下一個(gè)流水號時(shí)，這時(shí)NAPS就知道上一個(gè)流水號已被SB正確接收到了。SB端流水號的更新是當(dāng)SB正確接收到了信息。規(guī)定SB必須正確接收到一個(gè)流水號才能懇求下一個(gè)流水號。斜線上SB信息懇求報(bào)文中懇求的流水號為SB端的流水號+1，即SB希望接收到的下一個(gè)NAPS信息的流水號。2)在NAPS向SB發(fā)送文件的途徑上流水號處理過程與NAPS向SB發(fā)送信息途徑上流水號處理類似。把NAPS生成的文件分成假設(shè)干分塊，給予每個(gè)分塊一個(gè)流水號，以標(biāo)志該文件分塊在NAPS數(shù)據(jù)流中的位置分塊大小的指標(biāo)是保證SB文件分塊懇求的響應(yīng)時(shí)間可以承受。通信上SB懇求一個(gè)流水號，NAPS才發(fā)送流水號為對應(yīng)值的

11、文件分塊。當(dāng)文件傳輸過程中出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，SB能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，只需要NAPS重傳某個(gè)文件分塊，而不用整個(gè)文件重新傳送。由于文件分塊的數(shù)據(jù)量不大而且SB能及時(shí)處理錯(cuò)誤，因此SB正確接收到整個(gè)文件的響應(yīng)時(shí)間比不采用流水號管理時(shí)的響應(yīng)時(shí)間大大縮短了。當(dāng)一個(gè)文件接收完畢，SB才懇求下一個(gè)文件，這樣每個(gè)文件也能獨(dú)立開來。流水號處理過程與圖2-1類似。二、對傳輸層只能提供有限可靠性的解決流水號管理中采用了類似于傳輸層TP協(xié)議的一些機(jī)制，相當(dāng)于在應(yīng)用層進(jìn)一步增強(qiáng)傳輸層可靠性。1)超時(shí)重傳機(jī)制TP協(xié)議中為理解決分組的喪失，采用的是超時(shí)重傳機(jī)制?？蛻舭l(fā)出連接懇求的同時(shí)啟動(dòng)一個(gè)定時(shí)器，不管懇求或者響應(yīng)喪失，定時(shí)器總會超時(shí)

12、溢出。一旦定時(shí)器超時(shí)，客戶再次發(fā)起連接懇求，并重新啟動(dòng)定時(shí)器。直到成功建立連接，或當(dāng)重傳次數(shù)到達(dá)一定限度時(shí)，認(rèn)為連接不可建立而放棄。在NAPS向SB發(fā)送信息或文件途徑上的流水號管理采用了類似TP的超時(shí)重傳機(jī)制，SB發(fā)出信息或文件分塊懇求的同時(shí)啟動(dòng)一個(gè)定時(shí)器。當(dāng)NAPS返回的信息或文件分塊因線路噪聲損壞，SB方就會檢測到出錯(cuò)，從而丟棄它們。在SB定時(shí)器時(shí)間到達(dá)時(shí)仍未收到正確的信息或文件分塊，SB就會斷開連接。2)序號機(jī)制TP協(xié)議中通過給數(shù)據(jù)流中每個(gè)八位組賦予序號并要求接收方記住所收八位組的序號來檢測重復(fù)現(xiàn)象。為了防止遲到確實(shí)認(rèn)和重復(fù)確認(rèn)帶來的混亂，TP的帶重傳的肯定確認(rèn)協(xié)議在確認(rèn)信息中攜帶一個(gè)序號，這樣接收方就能正確地把分組與確認(rèn)關(guān)聯(lián)起來。在NAPS向SB發(fā)送信息或文件途徑上對信息或文件分塊進(jìn)展編號，這種編號稱為流水號，每個(gè)待發(fā)送數(shù)據(jù)都對應(yīng)一個(gè)流水號的機(jī)制使得接收端可以區(qū)分接收數(shù)據(jù)是否重復(fù)。4結(jié)