1、 現(xiàn)代交換原理 第5章 分組交換與幀中繼1第5章 分組交換與幀中繼5.1 5.1 分組交換分組交換 5.2 5.2 幀中繼幀中繼 現(xiàn)代交換原理 第5章 分組交換與幀中繼25.1 5.1 分組交換分組交換 一、分組交換工作原理一、分組交換工作原理 1、最基本思想 分組交換最基本的思想是存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)并實(shí)現(xiàn)通信資源共享。這種交換技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)資源的統(tǒng)計(jì)復(fù)用，信息傳輸時(shí)延短，數(shù)據(jù)傳輸可靠性高，特別適用于突發(fā)性的通信業(yè)務(wù)。 現(xiàn)代交換原理 第5章 分組交換與幀中繼32、分組交換通信系統(tǒng)組成 通常由數(shù)據(jù)終端設(shè)備（Data Terminal Equipment，DTE）、分組交換網(wǎng)和交換協(xié)議共同組成，如圖所示

2、。 現(xiàn)代交換原理 第5章 分組交換與幀中繼4分組交換協(xié)議： 分為接口協(xié)議和網(wǎng)內(nèi)協(xié)議。 接口重要核心協(xié)議：CCITT X.25 。 內(nèi)部協(xié)議：無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。 分組網(wǎng)國際互聯(lián)接口協(xié)議-CCITT X.75協(xié)議。 在實(shí)際應(yīng)用中，許多分組交換網(wǎng)的網(wǎng)內(nèi)協(xié)議都是在X.75或X.25的基礎(chǔ)上進(jìn)行少量修改或增補(bǔ)而形成的。 現(xiàn)代交換原理 第5章 分組交換與幀中繼5DTE： 可以是計(jì)算機(jī)或是一般I/O設(shè)備，具有一定的處理、發(fā)送和接收數(shù)據(jù)能力。 分組交換網(wǎng)及X.25接口協(xié)議要求DTE具有X.25協(xié)議的處理能力，如果DTE具有這種處理能力，則該DTE稱為標(biāo)準(zhǔn)的分組終端，否則稱為非分組終端。 對于非分組終端，如果其要利用

3、分組交換網(wǎng)進(jìn)行通信，則需要對其補(bǔ)增分組拆裝功能，以實(shí)現(xiàn)其原有接口協(xié)議與X.25協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換。 現(xiàn)代交換原理 第5章 分組交換與幀中繼6一、分組交換工作原理一、分組交換工作原理 3、分組交換與報(bào)文交換的儲(chǔ)存轉(zhuǎn)發(fā)思想 分組交換的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)思想和報(bào)文交換相同，只不過報(bào)文交換存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的是整個(gè)報(bào)文，而分組交換是先將報(bào)文拆分成若干個(gè)分組并對各個(gè)分組分別進(jìn)行存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)，如圖所示。從這一點(diǎn)來看，當(dāng)報(bào)文較大時(shí)，分組交換時(shí)延要遠(yuǎn)小于報(bào)文交換時(shí)延。 現(xiàn)代交換原理 第5章 分組交換與幀中繼7 現(xiàn)代交換原理 第5章 分組交換與幀中繼8一、分組交換工作原理一、分組交換工作原理 3、分組交換的工作原理分組交換可以提供兩種服務(wù)

4、方式：數(shù)據(jù)報(bào)方式和虛電路方式。（1）數(shù)據(jù)報(bào)方式的分組交換。 現(xiàn)代交換原理 第5章 分組交換與幀中繼9 現(xiàn)代交換原理 第5章 分組交換與幀中繼10一、分組交換工作原理一、分組交換工作原理 3、分組交換的工作原理數(shù)據(jù)報(bào)方式具有以下一些特點(diǎn)： （1）在分組頭部含有有關(guān)目的地址的完整信息，可以使同一個(gè)通信中的各個(gè)分組經(jīng)歷不同的路徑到達(dá)目的端。 （2）整個(gè)通信過程中不需要呼叫建立和呼叫清除階段，只需要數(shù)據(jù)傳輸階段，對短報(bào)文通信傳輸效率比較高。 現(xiàn)代交換原理 第5章 分組交換與幀中繼11（3）對網(wǎng)絡(luò)故障的適應(yīng)能力強(qiáng)，一旦某個(gè)經(jīng)由的分組交換機(jī)出現(xiàn)故障，則可以另外選擇傳輸路徑。 （4）各分組的傳輸時(shí)延和傳輸路

5、徑有關(guān)，由于目的終端接收的分組可能是經(jīng)由不同的路徑傳輸來的，分組之間的到達(dá)順序可能會(huì)發(fā)生錯(cuò)亂，因此目的終端必須有能力將接收的分組重新排序。 現(xiàn)代交換原理 第5章 分組交換與幀中繼125.1 5.1 分組交換分組交換 一、分組交換工作原理一、分組交換工作原理 3、分組交換的工作原理 （2）虛電路方式的分組交換。 現(xiàn)代交換原理 第5章 分組交換與幀中繼13 現(xiàn)代交換原理 第5章 分組交換與幀中繼14一、分組交換工作原理一、分組交換工作原理 3、分組交換的工作原理 虛電路方式具有以下一些特點(diǎn)： （1）一次通信的整個(gè)過程中需要包含呼叫建立、數(shù)據(jù)傳輸和呼叫清除三個(gè)階段，對長報(bào)文通信傳輸效率比較高。 （2

6、）各分組頭部不需要包含目的地址的完整信息，只需要給出虛電路標(biāo)識(shí)號，亦即邏輯信道的標(biāo)號。 現(xiàn)代交換原理 第5章 分組交換與幀中繼15（3）目的終端不需要對收到的分組進(jìn)行重新排序。（4）電路的建立是邏輯上的，只是為收發(fā)終端之間建立邏輯通道，只有在有數(shù)據(jù)傳輸需要時(shí)，才占用網(wǎng)絡(luò)的傳輸資源；（5）和數(shù)據(jù)報(bào)方式相比，虛電路方式在數(shù)據(jù)傳輸階段的時(shí)延小。 現(xiàn)代交換原理 第5章 分組交換與幀中繼16二、分組交換核心技術(shù)二、分組交換核心技術(shù) 1、分組格式/類型與最佳長度（1）分組格式 分組的一般格式包括分組頭和分組數(shù)據(jù)。其中，分組頭格式如圖所示，占用分組的前三個(gè)字節(jié)。通用格式識(shí)別符占用4比特。邏輯信道群號與邏輯信

7、號號合在一起，用于指示分組所對應(yīng)的邏輯信道。分組類型識(shí)別符用于指示各分組的類型。 現(xiàn)代交換原理 第5章 分組交換與幀中繼17 現(xiàn)代交換原理 第5章 分組交換與幀中繼18二、分組交換核心技術(shù)二、分組交換核心技術(shù) 1、分組格式/類型與最佳長度（1）分組格式 通用格式具體描述如圖所示， Q比特是限定符比特，用于區(qū)分所傳輸?shù)姆纸M是用戶數(shù)據(jù)還是控制信息,前者Q=0，后者Q=1； 現(xiàn)代交換原理 第5章 分組交換與幀中繼19 D比特是送達(dá)證實(shí)比特，用于指示DTE發(fā)出的數(shù)據(jù)是由本地接入端的網(wǎng)絡(luò)接口處（DCE）加以證實(shí)，還是由遠(yuǎn)程目的端處的網(wǎng)絡(luò)接口（DCE）證實(shí)，前者D=0，后者D=1； SS是模式比特，用于指

8、示分組的順序號范圍是模8的還是128的，前者SS=01，后者SS=10。 現(xiàn)代交換原理 第5章 分組交換與幀中繼20二、分組交換核心技術(shù)二、分組交換核心技術(shù) 1、分組格式/類型與最佳長度（2）分組類型（4大類30個(gè)分組） 現(xiàn)代交換原理 第5章 分組交換與幀中繼21從DTE到DCE從DCE到DTE功 能分組類型識(shí)別符8 7 6 5 4 3 2 1呼叫建立分組呼叫請求呼叫接受入呼叫呼叫連接建立SVC0 0 0 0 1 0 1 10 0 0 0 1 1 1 1數(shù)據(jù)傳輸分組數(shù)據(jù)分組DTE數(shù)據(jù)DCE數(shù)據(jù)傳輸用戶數(shù)據(jù)0流量控制分組DTE RRDCE RNRDTE REJDCE RRDTE RNR流量控制

9、0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1中斷分組DTE中斷DTE中斷證實(shí)DCE中斷DCE中斷證實(shí)加速傳輸重要數(shù)據(jù)0 0 1 0 0 0 1 10 0 1 0 0 1 1 1登記分組登記請求登記證實(shí)申請或停止可選業(yè)務(wù)1 1 1 1 0 0 1 11 1 1 1 0 1 1 1 現(xiàn)代交換原理 第5章 分組交換與幀中繼22（2）分組類型 從DTE到DCE從DCE到DTE功 能分組類型識(shí)別符8 7 6 5 4 3 2 1恢復(fù)分組復(fù)位分組復(fù)位請求DTE復(fù)位證實(shí)復(fù)位指示DCE復(fù)位證實(shí)復(fù)位一個(gè)虛電路0 0 0 1 1 0 1 10 0 0 1 1 1 1 1重啟動(dòng)分組重啟動(dòng)請求DTE重啟動(dòng)

10、證實(shí)重啟動(dòng)指示DCE重啟動(dòng)證實(shí)重啟動(dòng)所有虛電路1 1 1 1 1 0 1 11 1 1 1 1 1 1 1診斷分組診斷診斷1 1 1 1 0 0 0 1呼叫釋放分組釋放請求DTE釋放證實(shí)釋放指示DCE釋放證實(shí)釋放SVC0 0 0 1 0 0 1 10 0 0 1 0 1 1 1 現(xiàn)代交換原理 第5章 分組交換與幀中繼23二、分組交換核心技術(shù)二、分組交換核心技術(shù) 1、分組格式/類型與最佳長度（2）分組類型 1）呼叫建立分組。 主要有：呼叫請求分組和呼叫接受分組。 現(xiàn)代交換原理 第5章 分組交換與幀中繼24呼叫請求分組呼叫請求分組 呼叫接受分組呼叫接受分組8 54 10 0 0 1邏輯信道群號邏輯

11、信道號0 0 0 0 1 0 1 1主叫DTE地址長度被叫DTE地址長度DTE地址（若干字節(jié)）0 0業(yè)務(wù)字段長度業(yè)務(wù)字段（若干字節(jié)）呼叫用戶數(shù)據(jù)（若干字節(jié)）8 54 10 0 0 1邏輯信道群號邏輯信道號0 0 0 0 1 1 1 1 現(xiàn)代交換原理 第5章 分組交換與幀中繼25二、分組交換核心技術(shù)二、分組交換核心技術(shù) 1、分組格式/類型與最佳長度（2）分組類型 2）數(shù)據(jù)分組格式 。 注：只有數(shù)據(jù)分組才有P(S) 、P(R)； M說明是否還有屬于同一報(bào)文的分組。 現(xiàn)代交換原理 第5章 分組交換與幀中繼268 54 1Q D 0 1邏輯信道組號邏輯信道號P(R)MP(S)0用戶數(shù)據(jù)8 54 1Q

12、D 1 0邏輯信道組號邏輯信道號P(S)0P(R)M用戶數(shù)據(jù)模模8的數(shù)據(jù)分組的數(shù)據(jù)分組 模模128的數(shù)據(jù)分組的數(shù)據(jù)分組 現(xiàn)代交換原理 第5章 分組交換與幀中繼27二、分組交換核心技術(shù)二、分組交換核心技術(shù) 1、分組格式/類型與最佳長度（2）分組類型 3）呼叫釋放分組格式。 包含釋放請求分組與釋放證實(shí)分組 。 現(xiàn)代交換原理 第5章 分組交換與幀中繼28釋放請求分組釋放請求分組 釋放證實(shí)分組釋放證實(shí)分組8 54 10 0 0 1邏輯信道組號邏輯信道號0 0 0 1 0 0 1 1釋放原因8 5 4 10 0 0 1邏輯信道組號邏輯信道號0 0 0 1 0 1 1 1（無數(shù)據(jù)） 現(xiàn)代交換原理 第5章

13、分組交換與幀中繼29二、分組交換核心技術(shù)二、分組交換核心技術(shù) 1、分組格式/類型與最佳長度（3）分組最佳長度 設(shè)報(bào)文的總長度為D(bit)，其中包括固定的報(bào)文頭部，但不包括將報(bào)文分割成分組后，附加到每個(gè)分組上的額外開銷（如分組頭）。 現(xiàn)代交換原理 第5章 分組交換與幀中繼30二、分組交換核心技術(shù)二、分組交換核心技術(shù) 1、分組格式/類型與最佳長度 經(jīng)理論推導(dǎo)可知：最佳分組長度隨著報(bào)文長度或每個(gè)分組的附加開銷的增加而增加；另一方面，若全路徑上經(jīng)過的鏈路數(shù)增加，則最佳分組長度有所減小。鏈路的傳輸速率R不影響最佳分組長度。如此關(guān)系如下圖。 現(xiàn)代交換原理 第5章 分組交換與幀中繼31二、分組交換核心技術(shù)

14、二、分組交換核心技術(shù) 1、分組格式/類型與最佳長度（3）分組最佳長度 1 0 004 08 01 2 01 6 02 0 01 0 0 0 01 0 0 0j= 5j= 3報(bào) 文 長 度均值（ 字符 ）最佳 分組長度（字 符） 現(xiàn)代交換原理 第5章 分組交換與幀中繼32二、二、分組交換核心技術(shù)分組交換核心技術(shù) 2、虛電路和邏輯信道 虛電路和邏輯信道的主要區(qū)別在于：1）一條虛電路需要呼叫建立才能存在，其用于數(shù)據(jù)傳輸，在呼叫斷開后可以將其清除。永久虛電路有網(wǎng)絡(luò)預(yù)約分配建立，也可以通過預(yù)約將其清除。邏輯信道代表子信道的一種編號資源，不存在建立與清除的過程，它的狀態(tài)是占用或空閑。 現(xiàn)代交換原理 第5章

15、 分組交換與幀中繼33虛電路和邏輯信道的主要區(qū)別在于： 2）虛電路是在主被叫DTE之間建立起來的，邏輯信道是在DTE-DCE接口或網(wǎng)內(nèi)中繼線上分配的，一條虛電路是由多個(gè)邏輯信道鏈接構(gòu)成的。每條線路的邏輯信道號分配是獨(dú)立進(jìn)行的。 現(xiàn)代交換原理 第5章 分組交換與幀中繼34二、二、分組交換核心技術(shù)分組交換核心技術(shù) 2、虛電路和邏輯信道 虛電路與邏輯信道示意如圖。LC的下標(biāo)表示物理鏈路號，括號內(nèi)的數(shù)字表示該鏈路上的邏輯信道號： 現(xiàn)代交換原理 第5章 分組交換與幀中繼35) 1 ()2() 1 (),()2() 1 ()2(),(3212232111LCLCLCBAVCLCLCLCBAVC 現(xiàn)代交換原

16、理 第5章 分組交換與幀中繼36二、二、分組交換核心技術(shù)分組交換核心技術(shù) 3、交換虛電路的建立、通信和釋放 ( (一次分組通一次分組通信的過程信的過程) )（1）交換虛電路的建立 A先發(fā)出呼叫請求分組； 接入交換機(jī)收到這一請求分組后，將根據(jù)該分組中的被叫DTE地址，選擇通往下一交換機(jī)的路由，并對下一交換機(jī)發(fā)送呼叫請求分組； 終端A與終端B之間的通信路徑上的每個(gè)交換機(jī)都要進(jìn)行上述操作，直至到達(dá)數(shù)據(jù)終端B。 現(xiàn)代交換原理 第5章 分組交換與幀中繼37二、二、分組交換核心技術(shù)分組交換核心技術(shù) 3、交換虛電路的建立、通信和釋放 （2）數(shù)據(jù)傳輸 虛電路建立后進(jìn)入數(shù)據(jù)傳輸階段； 數(shù)據(jù)傳輸分組中只有邏輯信道

17、號，而沒有DTE地址； 數(shù)據(jù)傳輸時(shí)采用逐段轉(zhuǎn)發(fā)、出錯(cuò)重發(fā)的控制措施，必須保證數(shù)據(jù)傳送的正確無誤。 所謂逐段轉(zhuǎn)發(fā)、出錯(cuò)重發(fā)是指數(shù)據(jù)分組經(jīng)過各段線路并抵達(dá)每個(gè)轉(zhuǎn)送節(jié)點(diǎn)時(shí)都須對數(shù)據(jù)分組進(jìn)行檢錯(cuò)，并在發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤后要求對方重新發(fā)送并進(jìn)行確認(rèn)。因此在數(shù)據(jù)分組中設(shè)有P(S)和P(R)分組編號。 現(xiàn)代交換原理 第5章 分組交換與幀中繼38二、二、分組交換核心技術(shù)分組交換核心技術(shù) 3、交換虛電路的建立、通信和釋放 （3）虛電路的釋放 與虛電路建立過程相似，虛電路釋放過程也首先由 主動(dòng)要求釋放方發(fā)出釋放請求分組； 各途徑交換機(jī)對該分組進(jìn)行與虛電路建立過程中相似的操作； 當(dāng)該分組到達(dá)另一終端時(shí)，該終端在逆向也采用與虛

18、電路建立過程中相似的操作，向主動(dòng)要求釋放方發(fā)送釋放證實(shí)分組，最終完成虛電路的釋放。 現(xiàn)代交換原理 第5章 分組交換與幀中繼39二、分組交換核心技術(shù)二、分組交換核心技術(shù) 4、路由選擇路由選擇方法可以分為靜態(tài)法和動(dòng)態(tài)法。（1）靜態(tài)路由選擇方法 靜態(tài)法不需要路由表或者利用固定的路由表。 1）洪泛法。不需要建立路由表，節(jié)點(diǎn)機(jī)收到一個(gè)分組后，只要該分組的目的節(jié)點(diǎn)不是本節(jié)點(diǎn)，就將該分組轉(zhuǎn)發(fā)到可能的相鄰節(jié)點(diǎn)，最終該分組必會(huì)達(dá)到目的節(jié)點(diǎn)。 現(xiàn)代交換原理 第5章 分組交換與幀中繼402）固定路由表法。在固定路由表法中，每個(gè)交換節(jié)點(diǎn)設(shè)置一張路由表。路由表中對每個(gè)目的地設(shè)有多條路由，每條路由給予一個(gè)選擇概率，概率越

19、大表示由此路由傳送分組獲得最小時(shí)延的可能性越大。當(dāng)一個(gè)分組到達(dá)時(shí)，節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生一個(gè)0,1均勻分布的隨機(jī)變量，據(jù)此隨機(jī)數(shù)和選擇概率決定路由。 現(xiàn)代交換原理 第5章 分組交換與幀中繼41二、分組交換核心技術(shù)二、分組交換核心技術(shù) 4、路由選擇 （2）動(dòng)態(tài)路由選擇方法 路由表動(dòng)態(tài)變化，即路由選擇過程中考慮網(wǎng)內(nèi)當(dāng)前業(yè)務(wù)量情況和線路暢通情況，并在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化后及時(shí)更新，以便在新情況下仍能獲得較好的路由。為了做到動(dòng)態(tài)路由選擇，必須及時(shí)測量，并把測量的結(jié)果通知各相關(guān)交換機(jī)，以便其更新路由表。 現(xiàn)代交換原理 第5章 分組交換與幀中繼42二、分組交換核心技術(shù)二、分組交換核心技術(shù) 4、路由選擇 （2）動(dòng)態(tài)路由選擇方

20、法 從路由表調(diào)整方法角度來看，動(dòng)態(tài)路由選擇方法可以分為： 1）集中式。由一個(gè)網(wǎng)絡(luò)管理中心定時(shí)收集全網(wǎng)情況，按照一定算法分別計(jì)算出當(dāng)時(shí)各個(gè)交換機(jī)的路由表，并且通過網(wǎng)絡(luò)分別傳送通知各個(gè)交換機(jī)。 現(xiàn)代交換原理 第5章 分組交換與幀中繼43 2）分布式。每個(gè)交換機(jī)定時(shí)把本身的處理能力及與其相連的線路暢通等情況向相鄰或全部交換機(jī)報(bào)告，各交換機(jī)根據(jù)其它交換機(jī)送來的情況，按照一定的算法定時(shí)計(jì)算出本交換機(jī)的路由表。 3）混合式。既有集中控制部分，又有分布控制部分。針對動(dòng)態(tài)路由選擇方法，顯然需要每隔一段時(shí)間測量、通知并且更新路由表。 現(xiàn)代交換原理 第5章 分組交換與幀中繼44二、分組交換核心技術(shù)二、分組交換核心

21、技術(shù) 4、路由選擇 （2）動(dòng)態(tài)路由選擇方法 集中式和分布式動(dòng)態(tài)路由選擇方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，前者傳送路由信息的開銷小，實(shí)現(xiàn)也比較簡單，但功能過于集中，可靠性較差，后者與其相反?；旌鲜骄C合利用兩者的優(yōu)點(diǎn)。 現(xiàn)代交換原理 第5章 分組交換與幀中繼45二、分組交換核心技術(shù)二、分組交換核心技術(shù) 5、流量控制 分組交換的流量控制主要針對三方面的目的： 1）防止因過載導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)吞吐量下降和傳送時(shí)延的增加。 2）采用緩沖器劃分和占用率控制方法，避免網(wǎng)絡(luò)死鎖現(xiàn)象發(fā)生。 3）對網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行公平分配。 現(xiàn)代交換原理 第5章 分組交換與幀中繼46 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，分組交換通常實(shí)施如下圖所示的幾個(gè)不同級別上的流量控制機(jī)制：

22、 現(xiàn)代交換原理 第5章 分組交換與幀中繼47二、分組交換核心技術(shù)二、分組交換核心技術(shù) 5、流量控制 不同級別上的流量控制機(jī)制：1）段級流量控制：防止出現(xiàn)局部的節(jié)點(diǎn)緩沖區(qū)擁塞和死鎖，根據(jù)是對相鄰兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間的總流量進(jìn)行控制，還是對其間每條虛電路的流量分別進(jìn)行控制，段級還可劃分為鏈路段級和虛電路段級. 現(xiàn)代交換原理 第5章 分組交換與幀中繼48 2）沿到沿級流量控制：是指從網(wǎng)絡(luò)源節(jié)點(diǎn)至網(wǎng)絡(luò)終節(jié)點(diǎn)之間的控制，其作用是防止終節(jié)點(diǎn)的緩沖區(qū)出現(xiàn)擁塞。 3）接入級流量控制：控制進(jìn)網(wǎng)的業(yè)務(wù)量，以防止網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞。 4）端到端級流量控制：是指源終端至目的終端進(jìn)程之間的流量控制，其作用是在進(jìn)程級防止用戶緩沖區(qū)出現(xiàn)擁

23、塞。 現(xiàn)代交換原理 第5章 分組交換與幀中繼49三、三、X.25X.25協(xié)議協(xié)議 1、協(xié)議分層結(jié)構(gòu)由三層組成: 1）物理層對應(yīng)于OSI參考模型的第一層，可以采用兩種接口標(biāo)準(zhǔn)：用于數(shù)字傳輸信道的CCITT X.21 建議和用于模擬傳輸信道的V系列建議。 2）數(shù)據(jù)鏈路層對應(yīng)于OSI參考模型的第二層，采用HDLC規(guī)程，以幀作為處理對象，保證數(shù)據(jù)流可靠傳輸。 現(xiàn)代交換原理 第5章 分組交換與幀中繼50 3）分組層對應(yīng)于OSI參考模型的第三層，可通過建立多條邏輯信道來實(shí)現(xiàn)資源共享，并在交換節(jié)點(diǎn)完成分組的交換 在此分層結(jié)構(gòu)中，發(fā)送方與接收方的同一個(gè)層次構(gòu)成對等層，交換節(jié)點(diǎn)只處理到分組層。 現(xiàn)代交換原理 第

24、5章 分組交換與幀中繼51三、三、X.25X.25協(xié)議協(xié)議 1、協(xié)議分層結(jié)構(gòu)X.25協(xié)議分層模型 現(xiàn)代交換原理 第5章 分組交換與幀中繼52三、三、X.25X.25協(xié)議協(xié)議 2、物理層 主要是建立信息傳輸通路，不執(zhí)行控制功能。 DTE和DCE的物理層的接口標(biāo)準(zhǔn)主要有兩種：X.21建議與X.21bis建議，X.21bis與V系列建議互相兼容，與RS-2312接口也兼容。 DCE是數(shù)據(jù)電路終接設(shè)備，如調(diào)制解調(diào)器等。 現(xiàn)代交換原理 第5章 分組交換與幀中繼53三、三、X.25X.25協(xié)議協(xié)議 3、數(shù)據(jù)鏈路層（1 1）數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議）數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議 屬于面向比特的數(shù)據(jù)鏈路總協(xié)議-HDLC協(xié)議的一個(gè)子集

25、，常用平衡型鏈路接入?yún)f(xié)議（Link Access Protocol Balanced，LAPB）。 LAPB采用平衡配置方式以及異步平衡數(shù)據(jù)傳送方式。 現(xiàn)代交換原理 第5章 分組交換與幀中繼54 平衡配置方式是指，鏈路兩端設(shè)備都具有主站（該類站利用命令幀控制整個(gè)鏈路工作）和從站（該類站利用響應(yīng)幀響應(yīng)主站發(fā)出的命令幀）功能），相互之間可以發(fā)送命令和響應(yīng)，該方式只支持點(diǎn)到點(diǎn)鏈路連接。 異步平衡數(shù)據(jù)傳送方式是指每個(gè)站都可以平等地向?qū)Χ苏景l(fā)送數(shù)據(jù)。 現(xiàn)代交換原理 第5章 分組交換與幀中繼55三、三、X.25X.25協(xié)議協(xié)議 3、數(shù)據(jù)鏈路層（2 2）LAPBLAPB幀結(jié)構(gòu)及幀類型幀結(jié)構(gòu)及幀類型 a:LA

26、PB幀結(jié)構(gòu)圖。 1）F字段：是一幀的定界符，占用8比特，編碼為01111110。每幀的首尾都有F字段，用于在數(shù)據(jù)流中將一個(gè)幀區(qū)分出來。除了幀開始標(biāo)志F和幀結(jié)束標(biāo)志FF外，一個(gè)正確的幀長度至少為32比特，否則該幀是無效的。 現(xiàn)代交換原理 第5章 分組交換與幀中繼562）FCS字段：是幀的校驗(yàn)字段，占用16比特，采用16位循環(huán)冗余碼，用于檢測信號單元在傳輸過程中有可能產(chǎn)生的差錯(cuò)。FCS由發(fā)送方生成后，附在發(fā)送幀的尾部，位于幀結(jié)束標(biāo)志F之前，接收端通過FCS檢查接收到的幀是否遭到破壞，從而識(shí)別幀在傳輸中是否出現(xiàn)錯(cuò)誤。 現(xiàn)代交換原理 第5章 分組交換與幀中繼57三、三、X.25X.25協(xié)議協(xié)議 3、數(shù)

27、據(jù)鏈路層（2 2）LAPBLAPB幀結(jié)構(gòu)及幀類型幀結(jié)構(gòu)及幀類型 3）I字段：是信息字段，占8N比特，N為大于等于3的正整數(shù)，用于裝載分組層產(chǎn)生的分組。 4）A字段：是地址字段，占用8比特，其內(nèi)容是響應(yīng)站的地址。這一地址內(nèi)容是數(shù)據(jù)鏈路層的，不是網(wǎng)絡(luò)層的地址，其與選路無關(guān)。 5）C字段：是控制字段，占有8比特，格式如表所示，主要用于指示幀的類型。 現(xiàn)代交換原理 第5章 分組交換與幀中繼58控制字段比特控制字段比特 8 7 68 7 65 54 3 24 3 21 1信息幀N(R)PN(S)0監(jiān)控幀N(R)P/FS S 01無編號幀M M MP/FM M 11 現(xiàn)代交換原理 第5章 分組交換與幀中繼

28、59三、三、X.25X.25協(xié)議協(xié)議 3、數(shù)據(jù)鏈路層（2 2）LAPBLAPB幀結(jié)構(gòu)及幀類型幀結(jié)構(gòu)及幀類型 b:信息幀、監(jiān)控幀和無編號幀三種類型 信息幀I幀的標(biāo)識(shí)符是C字段中第1個(gè)比特為“0”。 該類幀是命令幀（相應(yīng)地，在C字段中的第5個(gè)比特為“P”），用于傳送分組層產(chǎn)生的分組，放于I字段中。如果P=1，要求對方用F=1的響應(yīng)幀予以應(yīng)答。 現(xiàn)代交換原理 第5章 分組交換與幀中繼60 該幀C字段中的N(S)是當(dāng)前發(fā)送幀的序號，N(R)是下一個(gè)期望接收幀的序號，它們的作用類似于7號信令中的FSN 和BSN，用于幀接收的肯定證實(shí)。 現(xiàn)代交換原理 第5章 分組交換與幀中繼61三、三、X.25X.25協(xié)

29、議協(xié)議 3、數(shù)據(jù)鏈路層（2 2）LAPBLAPB幀結(jié)構(gòu)及幀類型幀結(jié)構(gòu)及幀類型 監(jiān)控幀S幀的標(biāo)識(shí)符是C字段中第2和第1比特為“01”。 該類幀沒有I字段，既可以是命令幀（相應(yīng)地，在C字段中的第5個(gè)比特為“P”），也可以是響應(yīng)幀（相應(yīng)地，在C字段中的第5個(gè)比特為“F”），用于保證I幀的正確傳送。 現(xiàn)代交換原理 第5章 分組交換與幀中繼62 監(jiān)控幀有三種：接收就緒RR（用于在沒有I幀發(fā)送時(shí)向?qū)Χ税l(fā)送肯定證實(shí)信息）、接收未就緒RNR(用于流量控制，通知對端暫停發(fā)送I幀消息)和拒絕幀REJ(用于重發(fā)請求)，這三種幀由C字段的第4和第3比特的“SS”區(qū)分。 監(jiān)控幀在C字段中都有 N(R)，但沒有 N(S)

30、 現(xiàn)代交換原理 第5章 分組交換與幀中繼63三、三、X.25X.25協(xié)議協(xié)議 3、數(shù)據(jù)鏈路層（2 2）LAPBLAPB幀結(jié)構(gòu)及幀類型幀結(jié)構(gòu)及幀類型 無編號幀的標(biāo)識(shí)符是C字段中的第2和第1比特為“11”。該類幀用于在信息傳遞前控制鏈路的建立和斷開。 無編號幀U幀主要有五種，分別是置異步平衡方式SABM（命令幀）、斷鏈方式DISC(命令幀)、已斷鏈方式DM(響應(yīng)幀)、無編號確認(rèn)UA(響應(yīng)幀)和幀拒絕FRMR(響應(yīng)幀)、置擴(kuò)充的異步平衡方式SABME（命令幀），這五種幀通過C字段中的“MMMMM”來區(qū)分。除了幀拒絕幀外，其它無編號幀都無I字段。 現(xiàn)代交換原理 第5章 分組交換與幀中繼64三、三、X.

31、25X.25協(xié)議協(xié)議 3、數(shù)據(jù)鏈路層（2 2）LAPBLAPB幀結(jié)構(gòu)及幀類型幀結(jié)構(gòu)及幀類型 X.25幀結(jié)構(gòu)中有兩種編號方式： 1）模8方式。幀格式中N(S)、N(R)占3個(gè)比特，編號為07，信息幀、監(jiān)控幀為8比特（1字節(jié)）。模8的編號范圍有限。 現(xiàn)代交換原理 第5章 分組交換與幀中繼65 2）模128方式編號范圍為0127，N(S)和N(R)占7比特，信息幀、監(jiān)控幀為16比特（2字節(jié)）。 鏈路層規(guī)程采用哪一種編號方式，由建立鏈路時(shí)使用SABM命令還是使用SABME命令決定，前者決定用模8方式，后者決定是用模128方式。 現(xiàn)代交換原理 第5章 分組交換與幀中繼66三、三、X.25X.25協(xié)議協(xié)議

32、 3、數(shù)據(jù)鏈路層（3 3）數(shù)據(jù)鏈路層功能）數(shù)據(jù)鏈路層功能 1）建立和斷開鏈路。 2）復(fù)位鏈路。 3）校正差錯(cuò)。 4）流量控制。 （物理層無流量控制） 現(xiàn)代交換原理 第5章 分組交換與幀中繼67三、三、X.25X.25協(xié)議協(xié)議 4、分組層 （1 1）分組的格式與類型）分組的格式與類型 前面“二、分組交換核心技術(shù) 1、分組格式/類型與最佳長度” 現(xiàn)代交換原理 第5章 分組交換與幀中繼68（2 2）呼叫建立）呼叫建立 現(xiàn)代交換原理 第5章 分組交換與幀中繼69三、三、X.25X.25協(xié)議協(xié)議 4、分組層 （3 3）呼叫清除）呼叫清除 現(xiàn)代交換原理 第5章 分組交換與幀中繼70三、三、X.25X.25

33、協(xié)議協(xié)議 4、分組層 （4 4）呼叫建立、拒絕）呼叫建立、拒絕 現(xiàn)代交換原理 第5章 分組交換與幀中繼71三、三、X.25X.25協(xié)議協(xié)議 4、分組層 （5 5）呼叫沖突）呼叫沖突 現(xiàn)代交換原理 第5章 分組交換與幀中繼72三、三、X.25X.25協(xié)議協(xié)議 4、分組層分組層功能分組層功能（1）傳送與交換分組數(shù)據(jù)。（2）復(fù)位虛電路。（3）校正差錯(cuò)。（4）流量控制。 現(xiàn)代交換原理 第5章 分組交換與幀中繼7310.2 10.2 幀中繼幀中繼一、幀中繼概述一、幀中繼概述 1、分組格式 幀中繼采用面向連接的通信方式，只保留X.25網(wǎng)絡(luò)下面兩層，并且第二層-數(shù)據(jù)鏈路層也只保留了核心功能，如幀的定界、同步

34、、幀傳輸差錯(cuò)檢測等，而將差錯(cuò)控制、流量控制推到網(wǎng)絡(luò)邊界，從而實(shí)現(xiàn)了信息的快速傳輸以及鏈路資源的高效利用。 現(xiàn)代交換原理 第5章 分組交換與幀中繼74 幀中繼的核心功能是在數(shù)據(jù)鏈路控制中實(shí)現(xiàn)盡可能少的操作，這樣做實(shí)際上就是減少服務(wù)供應(yīng)商對用戶業(yè)務(wù)進(jìn)行的操作。關(guān)于幀中繼核心功能，ITU-T Q.921和ANSI TI.602-1988標(biāo)準(zhǔn)主要圍繞以下五個(gè)基本過程進(jìn)行組織。 現(xiàn)代交換原理 第5章 分組交換與幀中繼75一、幀中繼概述一、幀中繼概述 1、分組格式 （1）幀定界，對齊和標(biāo)志透明。（2）虛電路多路復(fù)用和多路分解。幀中繼系統(tǒng)通用幀中的DLCI字段必須支持虛電路多路復(fù)用和多路分解。 現(xiàn)代交換原理

35、 第5章 分組交換與幀中繼76 （3）業(yè)務(wù)字節(jié)對齊。幀中繼系統(tǒng)必須在“0比特插入前”和“0比特去除后”對幀進(jìn)行檢測，以確保其含有整數(shù)個(gè)字節(jié)。 （4）最大和最小幀長檢測。幀中繼系統(tǒng)必須對幀進(jìn)行檢查，以確保它在最小和最大幀長范圍內(nèi)，即標(biāo)準(zhǔn)組定義的幀長范圍內(nèi)。 （5）檢測傳輸、格式和操作差錯(cuò)。 現(xiàn)代交換原理 第5章 分組交換與幀中繼77二、幀中繼協(xié)議二、幀中繼協(xié)議 幀中繼接口協(xié)議的分層模型如圖所示。其中，LMI管理協(xié)議和呼叫控制協(xié)議處于高層，LMI管理協(xié)議用于驗(yàn)證數(shù)據(jù)鏈路是否正常工作，呼叫控制協(xié)議用于建立和釋放虛電路；數(shù)據(jù)鏈路層采用數(shù)據(jù)鏈路核心協(xié)議，用于支持幀中繼數(shù)據(jù)的傳輸及交換。 現(xiàn)代交換原理 第

36、5章 分組交換與幀中繼78 現(xiàn)代交換原理 第5章 分組交換與幀中繼79二、幀中繼協(xié)議二、幀中繼協(xié)議 1、幀結(jié)構(gòu) F字段和FCS字段意義與X.25協(xié)議相同。 I：信息字段，用于在網(wǎng)絡(luò)中透明傳送用戶數(shù)據(jù)，其最大缺省長度為262個(gè)字節(jié)。 A：是地址字段，該字段中的具體含義如下： DLCI：是數(shù)據(jù)鏈路連接標(biāo)識(shí)符，相當(dāng)于X.25中的邏輯信道號，用于對應(yīng)一個(gè)邏輯信道。 現(xiàn)代交換原理 第5章 分組交換與幀中繼80 現(xiàn)代交換原理 第5章 分組交換與幀中繼81二、幀中繼協(xié)議二、幀中繼協(xié)議 1、幀結(jié)構(gòu) C/R：是命令、響應(yīng)指示位。幀中繼中，該位不使用。 EA：是擴(kuò)展地址位。如果EA=0，則表示該EA所在字節(jié)后面還

37、有屬于A字段的下一個(gè)字節(jié)；反之，則表示該EA所在字節(jié)是A字段的最后一個(gè)字節(jié)。 FECN：是前向顯示擁塞通知位。若某節(jié)點(diǎn)將該位置為1，則通知在該幀傳輸?shù)姆较虬l(fā)生擁塞。 BECN：是反向顯示擁塞通知位。若某節(jié)點(diǎn)將該位置為1，則通知在該幀傳輸?shù)南喾捶较虬l(fā)生擁塞。 DE：是丟棄指示位。該位可由網(wǎng)絡(luò)或用戶置位，一旦置位后，網(wǎng)絡(luò)不能將其復(fù)位。如果網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞，首先丟棄DE置位的幀。 現(xiàn)代交換原理 第5章 分組交換與幀中繼82二、幀中繼協(xié)議二、幀中繼協(xié)議 2、數(shù)據(jù)鏈路核心協(xié)議功能 數(shù)據(jù)鏈路核心協(xié)議功能簡單，具體來說，主要包括： （1）幀定界、定位和透明傳送。 （2）利用HDLC進(jìn)行幀復(fù)用和分路。 （3）檢驗(yàn)

38、幀不超長、不過短，且為8比特的整數(shù)倍。 （4）利用FCS檢錯(cuò)，如檢測有錯(cuò)，則丟棄。 （5）利用FECN和BECN通知被叫用戶和主叫用戶網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞。 （6）利用DE位實(shí)現(xiàn)幀優(yōu)先級控制。 現(xiàn)代交換原理 第5章 分組交換與幀中繼83二、幀中繼協(xié)議二、幀中繼協(xié)議 3、LMI管理協(xié)議及呼叫控制協(xié)議 LMI管理協(xié)議和呼叫控制協(xié)議都屬于高層信令協(xié)議，其協(xié)議消息在DLCI=0的專用信令鏈路上傳輸。 LMI管理協(xié)議定義了兩個(gè)消息，即，status enquiry（狀態(tài)詢問）和status（狀態(tài)），采用探詢方式工作，目的是為了驗(yàn)證數(shù)據(jù)鏈路工作是否正常。 現(xiàn)代交換原理 第5章 分組交換與幀中繼84 呼叫控制協(xié)議是

39、用于建立和釋放交換虛電路。在該協(xié)議中，針對呼叫建立，包含有三個(gè)信令，亦即，Setup（呼叫建立）、Call Proceeding（呼叫進(jìn)展）和Connect（呼叫連接），而針對呼叫釋放，包含有三個(gè)信令，亦即，Disconnect（拆鏈），Release（釋放）和Release Complete（釋放完成）。呼叫建立和釋放信令過程 如下圖所示。 現(xiàn)代交換原理 第5章 分組交換與幀中繼85二、幀中繼協(xié)議二、幀中繼協(xié)議 3、LMI管理協(xié)議及呼叫控制協(xié)議 現(xiàn)代交換原理 第5章 分組交換與幀中繼86三、幀中繼操作三、幀中繼操作 1、數(shù)據(jù)鏈路連接標(biāo)識(shí)符（DLCI） 幀中繼使用數(shù)據(jù)鏈路標(biāo)識(shí)符DLCI標(biāo)識(shí)目的

40、端用戶。占用10比特的與網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議中的虛電路號一致，具體說明如表所示。 DLCI映射到目的節(jié)點(diǎn)，這就簡化了路由器的處理，因?yàn)槁酚善髦恍鑵⒖妓鼈兊穆酚杀恚瑱z查表中的DLCI，并根據(jù)這個(gè)地址將業(yè)務(wù)送到正確的輸出端口。 現(xiàn)代交換原理 第5章 分組交換與幀中繼87表5-10 幀中繼的DLCI說明范圍用途0為呼叫控制信令保留1-15保留16-1007分配給永久虛電路（PVC）1008-1022保留1023本地管理接口 現(xiàn)代交換原理 第5章 分組交換與幀中繼88三、幀中繼操作三、幀中繼操作 2、鏈路層差錯(cuò)檢測 幀中繼可以在網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)交換機(jī)上，以及任何使用幀中繼軟件的路由器上，對數(shù)據(jù)幀進(jìn)行差錯(cuò)檢測，幀檢驗(yàn)序列（FCS）采用常規(guī)的循環(huán)冗余檢驗(yàn)（CRC）操作。如果檢驗(yàn)結(jié)果表明該幀在通信信道上傳輸期間失真，則不但直接丟棄該幀，而且不給發(fā)送端返回NAK 。 現(xiàn)代交換原理 第5章 分組交換與幀中繼89三、幀中繼操作三