TELKOM NIKA Indonesia n  Journal of  Electrical En gineering   Vol.12, No.6, Jun e  201 4, pp. 4654 ~ 4 6 6 3   DOI: 10.115 9 1 /telkomni ka. v 12i6.544 8          4654     Re cei v ed  De cem ber 2 9 , 2013; Re vi sed  March 3, 201 4; Acce pted  March 19, 20 14   Resear ch of a New Non-Layer Protocol Architecture for  Satellite Network        Lixiang Liu*, Dapen g  Wa ng, Lu  w a ng   Scienc e an d T e chn o lo g y  on I n tegrate d  Infor m ation S y stem  Labor ator y ,     Institute of Softw a r e, Ch ines e Ac adem y of Sc ienc e, Beiji ng 1 001 90   *Corres p o ndi n g  author, e-ma i l : liul x df@ 1 6 3 .com      A b st r a ct  T he  traditi on al hier archic al ne tw ork  architecture  h a s the  de fect of redu nd a n cy an d n o  i n teractio n   betw een the l a yers. T hese defects have ba d impact  on QoS and n e tw ork security. Hie rarchica l netw o r k   protoco l s are  difficult to b e   used to s a tell ite netw o rk . T h i s  pap er an alys is the differ ent  netw o rk proto c ol   architectur e  a nd pro pos e a  new  net w o rk protocol  archi t ecture for satellite- Co mpon e n t-base d  netw o rk   architectur e , this architectur e  is prop osed f o r eli m i nati ng  of hierarc h ic al  netw o rk desig n flaw s. Networ k   protoco l s w ill   be  divi de d acc o rdi ng to  the  functio n  fo r f o rmi ng  of l o w  coup lin g fu nctio nal  co mp on ent s. It   provi des hi gh q uality serv ices  to t he app licati on usi ng co mbi ned co mpo nen ts.    Ke y w ords : pro t ocol, non- lay e r netw o rk, compon ent     Copy right  ©  2014 In stitu t e o f  Ad van ced  En g i n eerin g and  Scien ce. All  rig h t s reser ve d .       1. Introduc tion  Since  Jet P r opul sion  Lab orato r y (JPL) start i n terpl anetary Inte rnet re se arch  in 19 98   whi c h was fu nded by the  U.S. Defen s e  Advance d  Rese arch Projects Ag en cy (DA R PA), the  con c e p t of the gro und Inte rnet ha s be e n  ext ended t o  the spa c e.  The internati onal commu n i ty  has ma de  up som e  st anda rd s or reco mmen d a tions on t he sp ace n e twork an d  th e   interconn ecti on of the  gro und a nd  sp ace technolo g y. Ho weve r, be cau s e t he  sat e llite network is  different from  the  wire d n e twork, eve n  di fferent  fro m  t he g ene ral  wi rele ss net wo rk, which ma kes  the typical n e twork p r oto c ol s in cludin g  the hi e r a r chical proto c ol   and  impl em entation can not   apply to the satellite netwo rk.   Satellite network need to face  with l a rge latency, high-b andwidth network  environment,   besi d e s  the  netwo rk topo logy spa c often o c cur  dynamical  chang e, to a dapt the  sp ace   environ ment,  saving on -b oard  pro c e ssing and tran smissi on reso urces,  we ne ed more sim p le   and  relia ble  n e tworkin g  p r o t ocol. Be ca use of the   lon g   delay a nd  co de e r ror on  in ter-satellite  a nd  satellite–ground link, space netwo rk  can  not use the network  protocol of the ground.   The architect u re  of the hierarchi c al  net work   still exist some  probl ems. Layered network  architectu re h a ve many co ntrol re dun da ncy betw een  the layers, for example the  transpo rt layer,  link l a yer  wi ll use e r ror co ntrol. An other  pr oble m  of the  la yered  netwo rk archite c tu re  encounte r ed  wa s the origi nal desi gn d oes not s upp ort QoS and  netwo rk  se cu rity. In order to   s u pport QoS,  there develops   many  protoc ols ,  such as  RSVP, RTP, RTCP, etc., but they c an  only ensure the QoS of e nd to end, a nd usele ss f o r the inte rm ediate no de s on the network,  resulting wast e of resource s.      2. Backg rou nd  Current classical net work  protocol i s  T C P/IP , the entire network  will be divided into five   layers: th e a pplication lay e r, tra n sport  layer,  net wo rk laye r, data   link laye an d phy sical  la yer.  With the  con t inuou s devel opment of  space te chnol ogy, CCS DS  (Consultative Com m ittee  for  Space  Data  System) de veloped  a  serie s  of  crite r ia a pplie d t o  spatial  dat a sy stem s a n d   recomme ndat ions, the  sam e  network is  divided into  fi ve layers: the  appli c ation l a yer, tran sp o r layer, net work laye r, data  link l a yer  a nd phy sical l a yer. In o r de r to  conn ect  with the  gro u nd  netwo rk,  peo ple be gan t o  study a n d  desi gn inte gr ated  hie r archi c al n e two r archite c tu re   protoc ol, s u ch as  IP OVER CCSDS, it pr oto c ol a r chi t ecture  sho w n in Figure 1.  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  2302-4 046     Research of a New No n-Layer Protocol  Architecture  fo r Satellite Network (Lixi a ng Liu)  4655 App l i c a t i o n Da ta (A p p lic ation   la y e r ) Protocol A ( t ra ns p o rt  l a y e r ) Proto c o l  B (n etwork  l a yer) Protocol C (l in k layer) Pr o t ocol D (phy s i ca l  l a yer ) App l i c a t i o n Da ta (Ap p li cation  layer) Protocol A ( t r a ns po rt l a yer ) Protocol B (n etwor k  layer) Protocol C (l in k layer) Pr ot o c o l  D (p h y sica l layer) sa tellite- to- satell ite a n d   s a telli te-to-grou nd  ro uter  an ga te w a y Satelli te n e tw o r k T e rrestr i al  netw or k   Figure 1. Space Hi era r chi c al Ne twork Protocol Archite c ture       In this archite c ture, in orde r to achieve the  req u ire d  service s , som e  of the layers contai n   irrel e vant im plementatio n  mec hani sm s, or la ck th e ne ce ssary  impleme n tation me ch ani sm s.  Also, the  sam e  functio n  ma y occur i n  a n u mbe r  of laye rs,  su ch a s  fl ow a nd e r ror  control o c cur  in   the date lin k layer an d in  the tran sp ort layer al so.  In orde r to o v erco me the  existing laye red  proto c ol sta c k irrelevant feature s , functionalit y deletions an d du plicatio ns an d other defe c ts,   peopl e bega n  to study high -pe r form an ce  network a r ch itecture.   In 199 0, Cl ark a nd T e n nenh ou se  propo sed  ap pli c ation - level  netwo rk a r ch itecture   framing  theo ry [1]. The th eory a ttem p ts to  optimize  network p r ot ocol  pe rform ance, re du ce  the  proto c ol defe c ts cau s ed b y  excessive levels of  the OSI model protocol. The  study is based  on   the traditio n a l  hiera r chi c al  netwo rk, the  netwo rk  pe rforman c ca use d  by excessive level s  of  proto c ol  defe c ts. T he  stud y is ba se d o n  the tradi tio nal hie r a r chical net work, o p timize  network  perfo rman ce,  but did not re solve it’s o w n  proble m s of  hiera r chi c al n e twork.   Boecking  propo sed M C S  (Modul ar  Communi cati o n  System) a r chite c tu re [2 -4] is a  typical o b je ct-ori ented  net work  archite c ture, whic h a ttempts to m eet eme r gi ng  appli c ation s   on   netwo rk p e rfo r man c e a nd q uality of service to different  requi reme nts .  The objec t,the bas ic  elements  of  Objec t -Oriented Network  Ar chitec ture module,  is  decompo se d  into a set of netwo rk  service  of  layers  and  su rf ace s . On th e sam e  laye r,the  netwo rk  archi t ecture i s  si milar. The  se rvice s   of the  object i s  fulfilled usi ng its adjacent lo wer  obje c t se rvice s ; Furth e r, a  hori z ontal  su rface i s  def in e d   outsi de of t he lon g itudin a l dire ction. T he  obje c t at diffe rent l e vels bu t the  same  si de  can     com p lete  colla boratly som e  n e twork fun c tion s,   so it  ca n g u id e the l a yer service s  t o  the  sp ecifi c  a s p e cts such a s   comm uni cati on ma nag em ent,  assembly, acce ss, control and tran smi s sion. Its  archi t ecture m odel  sho w n in Fig u re 2.       Figure 2. Obj e ct-Orie n ted  Network Arch itecture m odu le      As an  attem p t to improve  the pe rform ance of  hie r a r chi c al  net wo rk  archite c ture, MCS  doe s not  see m  to be resp ected  by prof ession al, fr o m  its birth to t he present, in  addition to  small- scale  modeli ng  re sea r ch, no  othe r p u b licatio n of  MCS u s a ge.  it’s  refo rm o f  the hi era r chica l   netwo rk arch itecture  is no t t horou gh. B e twee n the  o b ject d o e s  n o t have a n mech ani sm t o   ensure the r e is no fu nction al red unda ncy; hi era r chy rese rved is limit ed the function   coo perationfo  the  part  of th e net wo rk, th e pai d to  e s ta blish  an  ind e pend ent  su rfacei s l age r th an  Service object  Side A  Side B   Side C   layer () N+ 1   layer () layer N- 1   Service object  Service object  Service object  Service object  Service object  Service object  Service object  Service object  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                               ISSN: 23 02-4 046                     TELKOM NI KA  Vol. 12, No. 6, June 20 14:  4654 – 4 663   4656 destroying  di rectly th e in d epen den ce  o f  the hie r a r chy for  ea ch  one to  comp lete cro s s-lay e netwo rk fun c t i ons.   Ac tive Network  (A N: Ac tive Network )  t e c h nol o g y is a new net work  archite c ture, it is   prop osed by  the U.S. Def ense  Advan c ed Re se arch  Proje c ts Adm i nistratio n  De fense  (DA R P A )   in 1995, allo wing u s e r s to define their  need s for the i sp ecifi c  ap plicatio n or th e spe c ific typ e  of   busi n e ss of current network co ndition s. The a c ti ve ne twork can a c hieve  real -tim e cu stomi z ation  servi c e s  a n d  se rvice  de pl oyment, grea tly redu ci ng  the vari ety of  active  netwo rk develo p m ent  and de ploym ent of new se rvice s  witho u t having  to go throug h lengt hy standa rdi z ation pro c e ss.  Ac tive  Ne tw or k us es   s t o r e- a n d - f o r w a r d   s t r u c t ure, con s istin g   of   a g r oup   of nod e s  calle d   the a c tive no de n e two r k n ode s. Active  netwo rk is   a new  net work comp uting m odel different from   the tradition a l  passive dat a tran sferm  model a nd th e gro up of a c tive node s t hat perfo rm t h e   approp riate operation of  the pro g ra m.  Active   Network ha s t w mea n ing s . On e i s   called   interme d iate  node (such as ro uters, switche s ),  not only to  com p lete  store-and -forward  function s of  netwo rk-level  stor a ge, an d can p r o a ctive compute  using the  so-called a c ti ve   packet s  cont aining data  and co de; the other is  to  perform the s e co mputin gs acco rdi n g  to   netwo rk ap pli c ation s  a nd  servi c e s  requ est. Thu s , by  pro g ra mmin g  the n e two r k, ne se rvices  can  qui ckly  acce ss to  th e network. F o r u s e r s,  A c tive  Network can dynami c ally  cha nge  t he  servi c and i n  acco rda n ce with  spe c i a l appli c ati o n s  for  se rvice  optimization.  Its archite c ture   model sho w n  in Figure 3.       Figure 3. Active Netwo r (AN) Arc h itec ture Module      Dissati s factio n with the hi era r chical net work  a r chitecture, the U.S .  Defense Ad vance d   Re sea r ch Project s  Admin i stration  Defense  DA RP A establi s h e d  a  spe c ial  fund of the  new  netwo rk a r chi t ecture.  Un d e r the  aidi ng  of the fu nd,  three  unit s   of Massa c h u s etts In stitute  o f   Tech nolo g y (MIT), the Internatio nal  Comp uter  S c ienc e Ins t it ute (ICSI), USC Information   Scien c e s  Institute comput er branch b egan to st ud y non- hiera r chi c al role -b ase d  com put er   netwo rk a r ch itecture  toget her. In  O c 2002, i n   o r d e r to  solve  the p r obl em s of hie r a r chi c al  netwo rk  archi t ecture i n terl a y er interactio ns a nd difficu lt to expand i n to ne w se rvi c e, Bra den a nd  other pe ople  prop ose a no n-hie r a r chical  role-ba s ed n e twork a r chitecture. This  structu r e requi res  a la rge r  p r oto c ol  (su c as IP or  TCP )  m odula r   reo r ga nizatio n , ma king it into  sm aller  units wit h  a   variety of spe c ific tasks to corre s p ond.   As a  no n-hi erarchical n e twork a r chitectu re, ro le -ba s e d  net work architecture  call ed a  role   to form th e  eleme n ts  o f  the comm unication  sy stem. Be cau s e th role   is n o t o r gan ized  hiera r chi c ally, so the interactio ns b e twee n t he rol e s are much rich er tha n  the traditional   hiera r chi c al  proto c ol  Rol e -ba s ed  net work a r chitect u re i s   a g r o up of the  rol e  an d u s of the   proto c ol  stack, role  map p i ng a  spe c if ic  net wo rk t r an sa ct ion s .   Net w ork d a ta p r oce s sing  by the  variou role may u s e m u ltiple n e two r proto c ol s,  an d the  use of   proto c ol  se qu ence i s  al so   not  A ct i ve  a pp lication  1  E xec u t i ve  envi r p nm ent  1 har d ware   M e m pool    Files   Threa d po ol    Pip e  lin Activ e   ap p lication  Exec utive  envi ro nm ent   N o d e  op er ation  E xec u t i ve  envi r p nm ent  2 E xec u t i ve  envi r p nm ent  n   A ct i ve  a pp lication  2 A ct i ve  a pp lication  n  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  2302-4 046     Research of a New No n-Layer Protocol  Architecture  fo r Satellite Network (Lixi a ng Liu)  4657 stri ctly limited as hie r archi c al  netwo rk  archite c ture, b u t  can be  com b ined flexibly  depen ding o n   the ci rcum stances,  whi c h  ca n m eet  a  variety  of  d i fferent a ppli c ation s   dem and  and  i s  t he  different of the hiera r chy protocol  stack.   In role-b ased  network architecture, the net work fun c tion is comp leted togethe r by the  role s di strib u tion on  differe nt node s. Th e data tran smitted over t he net wo rk  p a cket contain s  the   role  and  fun c tion of  hea d (RSH:  Role -sp e cific he ade r)  of the  pa cket indi cate s the  type of  role  fo pro c e ssi ng a nd location  of the pro c e ss a nd al so  includ es th e origin al d a ta is re quired.  Role a nd rel a tionshi p between the pa cket is sho w n in  Figure 4.          Figure 4. Rol e  and Relatio n shi p  betwee n  the Packet       Role -ba s e d  netwo rk a r chi t ecture  can  effectively remove the re dund an cy function s of  each layer, the intera ction  betwe en the  different  rol e s coop eratio n is not limited  betwe en laye rs,  easy to  de si gn an d impl e m entation  of  new rol e to  meet the  nee ds  of ne w a p p licatio ns, a n d   good  scalabili ty, is curre ntly a strong  co ntende r of  the hiera r chi c al  network a r ch itecture    With the co ntinuou s develo p ment of net work technol ogy and hum an increa sin g  deman d   on the net work, the n e twork n eed t o  quickly ad apt to cha n ge is b e com i ng incre a sin g ly  importa nt,  future net work will inevita b ly requi re n e twork eq uip m ent and ne twork archite c ture  with the overall scal ability. Acti ve  Network's idea i s   to accommo date future  network flexibi lity  and dyna mi c scal ability requi rme n ts, whil the system  perfo rman ce,  se curity a n d   interoperability, etc. to meet or exceed the leve l of the existing net work.  How to fell the research  achii e vement s togeth e an d to u s e o n  t he Interne t, e s pe cially in t he military fie l d appli c atio n s are still a problem to break.      3. A Ne w   Co mponent-ba sed Proto c ol  Frame w o r k       Figure 5. Co mpone nt-b ased Integrate d  S pace Network P r oto c ol Archite c ture   Ro le 1  Ro le 2  Ro le n    Valid  d a ta  RSH 1   RSH 2   RSHn  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                               ISSN: 23 02-4 046                     TELKOM NI KA  Vol. 12, No. 6, June 20 14:  4654 – 4 663   4658 In acco rd an ce with  the  re quire ment s f o network in formation  tra n smi ssi on  fu nction  of  integratio n of  sp ace-g r o u n d , com pon ent -ba s ed  net wo rk  protocol di vided the  wh ole p r oto c ol i n to  different co m pone nt modu les. Com pon ent-ba s e d  pr otocol is  sho w n in Figu re  5. Accordi n g to   netwo rk  appli ance feathe rs, the invo kin g  relati o n ship  betwe en so me pa rts of t he compo n e n ts   are relatively fixed(su ch a s  the data d e liver  and  re ceiver p a rt),h o weve r, each comp one nt is  loose couplin g, so  we  can  make  up dif f erent  comp o nents flexibly  by adapte r   on the b a si of  applia nce  req u irem ent to provide net wo rk se rvice s  to  spe c ific a ppli ance.  Comp one nt based de sig n , aiming at  the chan ge s of appli c at ion req u irem ent, can  con d u c t co m pone nt exten s ion f o route r s, Q o S, net work  safety,  etc. Fa cing  to ne w a ppli c ation   that might o c cur in the fut u re,  comp on ent-de s ig is  no lon ger  ke e p  Patchin g  when  come  across  new re qui re ments an d n e w fu nctio n like l a yere d n e tworks. In stead, it  woul d  be  more flex ible  we  add i n  n e w fu nctio nal  com pon ents and  ne d e s ign  idea u nder the  req u irem ent of  new  applia nce  (order bet wee n  comp one nts, etc).       4. Compone nt-b ase d Protocol Model   On the basi s of comp onent-based network  architecture , the followi ng will be  described  comp one nts i n  detail.  Comp one nt-b ase d  proto c ol divided in to three mai n  parts: the  compo nent  library,  comp one nt repo sitory a n d  compo nent  ada pters.  All com pon ent  inform ation  is  store d  in  the  comp one nt repo sitory; co mpone nt library an d com pone nt re po sitory are  ma nage d un de r the   comp one nt a dapter’ s Wh en the n e twork fun c tion  module i s   u s ed, d a ta ge nerate d  by t h e   appli c ation di rectly intera ct  with compo nent adapt e r s. Applicatio n s  do not nee d to care ab out  how to  sele ct a comp one nt, but only spe c ify co nf iguratio n prop erties i n  the  list acco rdin g  to   comp one nt a dapters, fill o u t a configu r ation p r op erti es li st called  Com pon ent  Call T able, a nd  submit it to th e co mpo nent  adapte r ; after re ceiv ing th e  config uration  list, the com pone nt ada pter  analyze eve r y spe c ific  co nfiguratio n p r operty val u e s  su bmitted  b y  the a pplications,  and  sel e ct  different co m pone nts from  the compo n ent libra ry  au tomatically to form a se rvice to meet the  appli c ation re quire ment s for the appli c at i on to provide  netwo rk  se rvice s .     4.1. Compon ent Library   Comp one nt l i bra r y is the  sp ecifi c  im pl ementatio n  of vari ou comp one nts  divided  according  to the  network cap abilities, each  of  whi c h co ntains  di fferent imple m entation m odel,  and  ea ch im plementatio model i s   divided i n to  con s tructo r fun c ti ons an d inte rpreted  fun c tions.   The con s tru c tor functio n  severs fo r the  sen der  whil e  the interp ret ed fun c tion f o r the  re cipie n t.  Different im pl ementation s   of each  com pone nt co mp l y  with a u n ifo r m inte rface.  For  example,  a   stand ard inte rface i s  esta b lishe d for rou t ing se rvi c e compon ents a c cordi ng to its functio n , then  the routin g service  com p o nent 1, co mp onent 2 a nd  comp one nt 3  are different  from algo rith m,  the interfa c e i s  identi c al. T hese unified i n terfac e indi cate the input,  output and th e mea s ureme n indexe s  of variou s comp onent s, as well as t he  interde pen dent relation shi p s betwe en  vari ous  comp one nts.  Unifie d inte rface  ma ke s the i n tern al  structu r e  of  the  com pon ent lib rary  m o re  flexible and standardized. All compo nen ts are  store d  in the comp on ent libra ry for future use. It’s  very conve n i ence to add,  unin s tall, upd ate and ma i n tenan ce the  compon ent library acco rdin g  to   the crite r ion p r ovided by a  uniform inte rface, wh ich en sures ove r all  con s i s ten c y of compon ents.    4.2. Compon ent Inform ati on Da taba se   Comp one nt repo sito ry is mainly to  im prove the  compo nent  adapter’ s   ability of  comp one nt retrieval. Th e  sp ecifi c  impl ement ation  o f  each  comp onent i n cl ud es  comp on ent  head, whi c con s i s ts of the comp one nt’s versi on  nu mber, cl assifi cation, effect  and indicato rs.  Colle ction  of all com pon ent hea ds f o rm s co mpo nent informa t ion datab ase. Whe n  on e   comp one nt complem entati on is  add ed,  a co rr espon ding compo nen t head  will be  simultan eou sly  adde d to  the  comp one nt in formation  dat aba se. A s  fo r unin s tallin a comp one nt, you ju st n e ed  to rem o ve th e co mpo nent  impleme n tation first, and  then the  co mpone nt ad a p ter d e lete t h e   corre s p ondin g  comp one n t  head from  the compo nent informa t ion databa se. Compo n e n t’s  update  requi res th com p onent  ada pte r  o perates  in   the com pon ent  lib rary a nd com pone nt  informatio n d a taba se sim u ltaneou sly.      Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  2302-4 046     Research of a New No n-Layer Protocol  Architecture  fo r Satellite Network (Lixi a ng Liu)  4659 4.3. Compon ent Adap ter   Comp one nt adapte r  is the dispatch cente r  of the whol e net work p r oto c o l , which   con n e c ts  co mpone nt libra ry and  com p o nent inform ati on data b a s e,  and a s sume  the functio n of  comp one nt sche duling, u p dating an d maintena nce.  Comp one nt a dapters retrie ve comp one n t  in formation  databa se b a sed on the  property  configuration submitted  by app lications,  determine network capa bilities on-and-offs, and then   cho o se the specifi c  com p onent s of the sele cted fu n c tion to provi de se rvice s  for the appli c ation   data.  Acco rdi ng to  the functio n s,  com pon ent  adapte r   can  be divide d int o  co nst r u c tor se ction   and inte rpreter sectio n. Th e con s tructo is the  spe c ific implementati on  of the com pone nt adapt er  on the  se ndi ng en d. It provides  a fine  sen d ing  se rvice inte rface  for a pplication data,  anal yses  and p r o c e s ses the attri b ute inform ation submi tted  by application data, an d then retrie ve  comp one nt i n formatio n d a taba se to  g e t functio nal  co mpon ent  informatio n a c cordi ng to  t he  results of the  analy s is,  an d call the  sp ecific co mpo nent from  co mpone nt lib rary to im ple m ent  function al se rvices in the e nd. The interprete is the  spe c ific impl e m entation of  the comp one nt  adapte r  on the re ceiving  end. It reads data from t he netwo rk int e rface by cal ling the frami ng  comp one nt and link man a gement com pone nt, and then interpret s  the re ceive d  packet hea der,  cre a tes  a list  of invokin g  interp reter  co m pone nts a c co rding to th e h eade r info rm ation, and  ba sed  on the list, qu erie s the co m pone nt libra ry, calls the inte rpreter fun c tion to compl e te the se rvice.     4.4. Sy stem  Opera t ing M odel  Based o n  service q ualit y requireme nts, the ope rating mo de  of compon ent-ba s e d   proto c ol  syst em is th at different type s of  se rv ice s   can  config ure  an d invoke the f unctio n  mod u l e   comp one nts.  Sho w n i n   Figure 6,  th e spe c ific service  fun c ti ons a r all  impleme n ted  by  con s tru c to r calling re qui re d com pone nts. In the  pro c ess of busi n e ss d a ta addi n g  head ers, e a ch  operation tha t  requi re s sen d ing d a ta pa cket mu st  que ry the invokin g  com pon ent  list and  relate comp one nts’  information  via the constru c to r, an d then invo ke corre s po nding  comp o nent  con s tru c to rs f r om co mpo n ent library in seq uen ce  to fill the required com pon en ts information  in   packet he ade r.  The interpret a tion pro c e ss of the packet heade r is the other wa y around. Th e node receive a p a cket, su bmit it to the interp reter for  uniformly pro c e ssi n g . The inte rpreter do n’t ne ed   to so rt com p o nent invo king  list he re, be cause at  this ti me the p a cke t  heade rs are  alrea d y pla c ed  in sequ en ce.  All it needs  to do is to seque ntia lly re ads the com pone nt  identification of ea ch   packet h ead er, an d then  call s the  co rre sp ondi ng  proto c ol  com pone nt from  the co mpo n ent  libra ry         Figure 6. System Workin g Model       4.5. The Da ta Packag e Format of  Co mponent-ba sed Proto c ol    Becau s of the re co nfigurable an d cho o sa b ility of the modul e. the data pa cka ge isn’t  simila r to the static head  pack form of traditional  T C P/IP protocol  stack. The n e w format m u st  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                               ISSN: 23 02-4 046                     TELKOM NI KA  Vol. 12, No. 6, June 20 14:  4654 – 4 663   4660 accomm odat e ne wly-ad head  pa ck in  any time, but also  su ppo rt free d e finition  to head  pa ck  to  offer nice ext ensi b ility. The definition of  head p a ck format as shown in Figure 7.          Figure 7. Packet Format       The de scripti on of each pa rt of t he head  pack as  sho w n in Chart 1 .       Cha r t 1. Introductio n  of the Head of Packet         5. Module Di v i sion and Scheduling S e quen c e                                    Figure 8. Module s  Callin g Relatio n ships    N etwo rk   in terf P r i or i ty  p ro ce i reso u rce  rese r i S am as  RTP  i E rr or   cont r ol   i C on n ectio C on ne ct i on  receiv C on n ectio bl C on ne ct i on   releas C on n ectio nless  i ro ut i ng   servi conn ectio nless  S ecur i ty  servic aut h e nticat i on  i Serv ice u n its man a g eme n t Co nfigu r file  In p u t  m odul e   out put   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  2302-4 046     Research of a New No n-Layer Protocol  Architecture  fo r Satellite Network (Lixi a ng Liu)  4661 After the anal ysis of the tra d itional T C P/IP  refere nce  model a nd ISLs e n vironm e n tal, the   functio s n s  wi ll be divided  into the followin g seve ra l network mo dule s : erro control modu le,  routing m odul e, the servi c e  queue ma na gement mo du le, fragmentat ion and rea s sembly functio n   module s , fra m ing mo dule ,  cha nnel  all o catio n  fun c tion mo dule s ,  netwo rk ma nagem ent a n d   se curity mod u le, transmission  control module a nd li nk man age m ent module.   In  the  traditional hierarch ical proto c ol  arch itectu re,  each of th seq uen ce  of  function   call s is already implicit in the relationship bet we e n   the layers, th at is to  say,  the upp er l a yer  function  is  ca lled first, but i n  the n o n - hie r archi c al   stru cture, it i s  o b vious fo r n e w mechani sm s to   determi ne s the orde r mod u l e call s. Some module s  ca lls nee d se qu ence, and the  orde r of som e   module s  are interchan gea ble.  Each sy stem  m u st  m a intain a  mo dule call ed seque nce  tabl to  determi ne th e mod u le  cal ling sequ en ce, different i m pleme n tatio n s of th e sa me fun c tion s with   the sa me p r i o rity, in order to en su re th e re alizat ion  of the same f unctio n  mo du le is  call ed o n ly  once, as lo ng  as the n e wly  added m odul es have  a re a s on able o r d e r of arra ngem ent, there h a ve  not the disorder p r obl em s, the application layer te ll t he syste m  that it needs to  call the mo d u le,  the call er  call  the mdul e a c cordi ng to th e calli ng form . Module s   cal ling rel a tion ships  se e Figu re  8.    5.1. Require  Sequen t ial Descriptio n  of the Calling  Module  1)  Cha nnel  allo cation mo dule  must b e  the l a st on calle d, and it s fun c tion i s  to d e c ide   on the ch ann el comp etition mode s of each n ode;   2)  Framin g mo d u le, ch angi ng  the pa cket in to  frame, cou p led  with the  frame b oun d a ry  the module  should  call bef ore the  chan n e l allocation  module;   3)  The framin g error control module  sho u l d  be calle d after the modul e becau se we try  to che c kout a ll bits of the packet;  4)  Routin g mod u le shoul d try to put to t he re ar, b e cause ea ch i n termedi ate ro uting  node fo r ea ch packet e rro r dete c tion proce s s are fi rst, then find the route, so th e routin g mo dule  on error d e te ction mod u le  can  spe ed up  the pro c ess;   5)  Service  qu eu e ma nage me nt mod u le, d e pendi ng  on th e ne ed s a nd  provide  different  serv i c e s ;   6)  Fragm entatio n modul es, fragm entation  s houl d be o ne-time, be cause bu sine sse s   need to call t he modul e is predi ctabl e, fragmentatio n module  can b e  put to the top, and be ca use   each frag me ntation for th e route, the  servi c e p r ovi der  sho u ld b e  indep end e n t carrie d ou t, it  sho u ld be p u t to the top of these modul e s   5.2. Some other Non - e s s e ntial Orde r of Modules c a n be Ra ndo 1)  Secu rity module, locatio n  uncertain, de pendi ng on t he data to be  prote c ted, if only  to prote c t the  actual  data l o ad  can  be p u t to the  top, F o r p r ote c tion  routing  ad dre ss, yo u can  a d d   before the  ro uting modul e;  2)  Authenticatio n modul e, a p a ckag e may  after  ce rtificat ion is  con s id e r ed to b e  safe or  to meet certai n requi rem e n t s, there will b e  a se curity a u thentication  head er, su ch  module s  in th e   orde r is n o t importa nt, and not have to be pro c e s sed ;   3)  Chai n togeth e r with th e ch ain is diffe ren t   implementat ions  of the sa me functio n  they  have the sam e  priority number, the mi ddle leave so me blank seri al number  in order to facilitate  the future a ddition of n e w mo dule s ,  the calle can u s Rol e ID and Su bID to find  the   corre s p ondin g  entrie s de pe nding o n  the module q u ickl     6. Ke y  Ser v ice Compo n e n ts Fun ction a l Design   Thro ugh the  existing hie r archi c al n e twork fun c tio n s an alysi s  and satellite  wirel e ss  netwo rk  appli c ation s  d e ma nd an alysis, t he ba si c fun c tions of the  n e twork divi sio n  are  define d   as   function al co mpone nts.     6.1. Groupin g /reass embly  Component  The fun c tion  of gro upin g /rea ssembly i ng compo n ent is to di vide a lon g  packet  fragme n tation  into sh ot uni t so that the  frame le ngth  can m eet the  maximum all o wa ble on  th e   link data.        Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                               ISSN: 23 02-4 046                     TELKOM NI KA  Vol. 12, No. 6, June 20 14:  4654 – 4 663   4662 6.2. Queue  Manag e ment Componen t   Usi ng a c tive  queu e man a gement  strat egy ba sed  on  traffic. To en sure different  types of  appli c ation s   and Q o S in t he satellite n e twork, e a ch  traffic st ream  is in the  tran smit, receive,  and  the interme d i a te node mai n tains a  sep a r ate que ue.     6.3. Routing  Serv ice Componen t   Routin g com pone nt maint a in ne ce ssary routi ng  and  link  state inf o rmatio n an d  sen d  the  sou r ce-sid e d a ta pa cket vi a the  co rrect  path to th e d e stinatio n. Th e forwa r de packet  ch eck the   routing tabl e to determine  the next hop node, and a c cording to the link and lo ad status  sel e ct  the best path.   Routin g com pone nt head e r  informatio n Comp Data F o rmat Desi gn   | Source Ad dress | Destin at ion Address | jump add re ss | next hop addre ss | Hop L i mit |    6.4. Transmission Con t r o l Compone nt  Considering t he  characteri stic s of the  satellite net work environment, aiming at im proving  the informati on tran smi ssi on efficien cy  and relia b ility, the point to-poi nt tran smissi on control   mech ani sm i s  p r op osed,  its charact e risti c   i s  the  feedba ck b e twee n two  points, a nd  the  interme d iate  node  ca n al se be i n volved in the t r an smissio n  con t rol  process. This ca en sure   fairne ss b e tween appli c ati ons, adju s t the cong esti o n  immediately and avoid the  influence of the   different strea m s.     6.5. Error Co ntrol Compo n ent  Error control  comp onents  ensure the correc tness and reliability us ing error  control and  recovery retransmi ssion. The comp on ent  sel e ct s t he ap propri a te error  dete c tion/corre c tion  strategy and  retransmi s sion reco very  strategy according to sa tellit e network environment. As a  result of re ceiving feed b a ck info rmati on poi nt  to point tra n smi ssi on inte rval  time is g r e a tly  redu ce d, so  retran smi ssi o n  re covery  strategy  can  be  sele cted d e p endin g  on the  application a n d   link qu ality ACK confi r mati on, conf irmati on or ne gative confirmatio n   6.6. Net w o r k  Manageme n t  and Securi ty  Components   Becau s of the satellite n e twork lin k o penn ess,  sp a t ial informatio n tran sfer fa ces mo re  se curity thre ats. Almost  all authenti c ation  te ch n o logy or  pri v acy data transmi ssion  are  depe ndent  o n  the  ap plication laye encryption  te chn o logy. if we implem ent the internal  cryptog r a phi c se curity in p r otocol  suite, the appl i c atio n can im plem ent se cu rity policie s an d sa ve   co sts mo re flexible. System admini s trat ors  can  a pply  the security mech ani sm s uniformly for  the   external com m unication s.    6.7. Framing Componen t   Dynami c al f r ame fo rmat i s  n eed ed fo r co mpat ing   wit h  dif f e rent  t r an smi ssi on  sy st e m and lin proto c ol. In the  sid e  of tra n sfe r the  frame  co mpone nt will  pack d a ta p a c ket containi ng  sufficie n t data servi c e s  into the desi r ed  frame form at and frami ng with a sp ecifi c  strin g  to ide n tify  the beginni n g  and endi ng  of frame; At the rece ivin g side of the  compo nent, the received bit  strea m  can  b e  interprete as d a ta fra m es a nd th e d a ta hea de r in formation  will  be  sent to t h e   comp one nt adapter.     6.8. Link Managemen t  Componen t   Link m ana ge ment co mpo nent co mplet e s bit s trea m transmit and  receive fun c tions a n d   collect the link info rmation that will be transmitted to t he framing  components.   It also manages  the physi cal link an d determin e s the  allocati on wa y of the common chan n e l resou r ce and   access way  of each  nod e, so that the data fram es  will  be transmi ssed effictively via the  transmissio n cha nnel.       7. The Integr ation of o t he r Net w o r k Sy stems   Comp one nt-b ase d  netwo rk archite c ture aim ed at curre n t TCP/IP network tran spo r layer a nd n e twork l a yer. B y  defining  new  pr otocol   suite, we ca n ena ble  co mpone nt-b ased  softwa r e a nd  netwo rk  proto c ol T C P/IP protocol , SCPS  (Space Com m unication s some sta nda rd Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
TELKOM NIKA   ISSN:  2302-4 046     Research of a New No n-Layer Protocol  Architecture  fo r Satellite Network (Lixi a ng Liu)  4663 system com p atible,  whi c h can be use d  in  exis ting  ne twork p r og ra mming e n viro nment. Existing   netwo rk ap plication s   can  be u s e d  in  com pon ent-based n e two r enviro n me nt with a  small   amount  of re writing. At th e lin k laye of t he p r oto c ol, you can  add  new con t ent, or u s e   an  existing lin proto c ol, an d  it is ne ce ssary to  obtai n the lin k la yer informati on only  whe n   comp one nt-b ase d  re sou r ce manag eme n t proto c ol.       8. Conclusio n   Aimed at the satellite ch a r acte rs, a ne network p r otocol archit ecture, com p onent- based p r oto c ol, is p r op osed, this  archi t ecture   broke  the net work  proto c ol l e vel con c e p t, whi c h   make  the  net work protocol  de sign  an develop   mo re  flexible.  Ai med at  ne w servi c e s  and  new  deman ds, u s ers  only nee d to add fun c tional  com p onent s and  o r gani ze th e compon ent ba sed   appli c ation s   requi re d. the r e i s  n o  lev e l con c ept, t he p r obl ems of re dun da ncy, po orle ss of  intera ction  are not exi s t. Users  ca n focu s its  ene rgy  o n  allo cating  a ll of the net work re so urce s to   obtain hig h  q uality of service s     Referen ces   [1]  Clark D, T enn enh ous e D.  Architectura l Co n s ider ations fo r  a New  Gener ation  of Protoc ols . Proc. of   Sigcomm 9 0 . 1990: 20 0-2 08.   [2]  Boecki ng S,  et al.  A R un-T i me Syste m  for  Multi m ed ia Pr o t ocols.  F ourth I n ternati o n a l C onfere n ce  o n   Comp uter Com m unic a tions a n d  Net w orks (IC CCN’ 19 95).19 95.   [3]  Boecki ng S, Si emens AG.  Pe rforma nce a n d  Softw are Evaluatio of the  Modu lar T I P Communic a tio n   System .  Glob al   T e lecommu nic a tions C onfer e n ce  GLOBEC OM’96, Lon do n. 1996; 7 3 -77.   [4]  Boecki ng S. Object ori ente d  net w o rk pr otoc ol. Beij ing: Mac h in er y  In dustri a l Press. 200 0.   [5]  Z eng J,  Xu J,  W u  Y, Li Y.  Service U n it  base d  Netw or k Architecture.  Procee din g  o f  the fourth   Internatio na l C onfere n ce o n  Parall el a nd  Dist r ibute d  Comp u t ing, PDCAT .  2 003: 12- 16.   [6]  T ennonh ouse   D, W e thera ll  D. T o w a rds  a n  Active  Net w ork Archit ectur e Co mputer Co mmun icati o n   Review.  199 6; 26(2).   [7] Lazar   A.  Pro g r a mming  T e l e c o mmunic a tio n   Netw orks . Proc.5th International  W o rksho p  on  Qu alit y of   Service, USA. 199 7; 3-24.   [8]  Brade n B, F aber T ,  Handl e y  M. F r om Protocol  Stack to Protocol H e ap: Rol e -Base d  Architecture.   Co mp uter Co mmu n ic ation R e view . 2003; 33( 1):17-2 2 [9]  Veriko ukis  C, et a l . Cr oss - la yer  optim iz at ion  for  w i re l e ss s y stems  an E u ro pea researc h  ke chall e n ge.  IEEE Commun. Mag , 200 5; 43(7) : 1-3.  [10]  Djama I, Ahme d T .  A cross-layer  inter w o r kin g   of DVB-T  and W L AN for mobil e  IPT V  service de liver y.   IEEE Trans. Broadc ast . 2007;  53(1): 382- 39 0.  [11]  Mussab b ir QB,  Yao W, Ni u Z, et al. Optim i z ed FMIPv6 Us i ng IEEE  802.2 1  MIH Serv ies  in Ve hic u la r   Net w orks.  IEEE Transactions  on Vehic u lar technology . 200 7; 56(6): 33 97- 340 7.      Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.