1、1,第四章 分組交換,第一節(jié) 分組交換基本概念 一、分組通信協(xié)議 1、分組通信系統(tǒng)中的協(xié)議,2,2、分組傳送方式 數(shù)據(jù)報(bào)方式：每個(gè)分組帶有目的地址，交換節(jié)點(diǎn)對(duì)各分組獨(dú)立選路，不能保證分組傳送的有序性。 虛電路方式：每個(gè)分組沿著預(yù)先建立的相同的路徑到達(dá)目的點(diǎn)，數(shù)據(jù)分組不帶目的地址，只帶有邏輯信道號(hào)（LCN）。 虛電路由多個(gè)邏輯信道連接而成,3,二、分組交換網(wǎng) 1、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),國(guó)際出入口局,一級(jí)交換中心,二級(jí)交換中心,終端用戶,4,2、編號(hào)計(jì)劃 公用分組交換網(wǎng)的編號(hào)計(jì)劃由ITU-T的X.121建議規(guī)定。X.121地址（又稱國(guó)際數(shù)據(jù)號(hào)碼IDN）是可變長(zhǎng)的，最大可以為14個(gè)十進(jìn)制數(shù)字。 其格式如下 ：,

2、國(guó)家代碼（460）,網(wǎng)號(hào),終端號(hào)碼,因?yàn)镻VC沒(méi)有呼叫建立階段，所以X.121地址只在SVC中使用,5,第二節(jié) X.25協(xié)議 一、協(xié)議結(jié)構(gòu) X.25是 數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE 和數(shù)據(jù)電路終接設(shè)備DCE 之間的接口協(xié)議。 X.25協(xié)議包含了三層：分組層、數(shù)據(jù)鏈路層、物理層，是和OSI參考模型的下三層一一對(duì)應(yīng)的，它們的功能也是一致的。 物理層定義了DTE和DCE之間的電氣接口和建立物理的信息傳輸通路的過(guò)程。 可采用X.21建議、X.21bis建議、V建議等接口標(biāo)準(zhǔn)；,6,數(shù)據(jù)鏈路層采用平衡型鏈路訪問(wèn)規(guī)程LAPB，LAPB定義了DTEDCE鏈路之間的幀交換的過(guò)程及幀格式。 數(shù)據(jù)鏈路層的主要功能有： 在D

3、TE和DCE之間有效地傳輸數(shù)據(jù) 確保接受器和發(fā)送器之間的信息同步 檢測(cè)和糾正傳輸中產(chǎn)生的差錯(cuò) 識(shí)別并向高層協(xié)議報(bào)告規(guī)程性錯(cuò)誤 向分組層通知鏈路狀態(tài).,7,分組層則定義了分組的格式和在分組層實(shí)體之間交換分組的過(guò)程，同時(shí)也定義了如何進(jìn)行流控，差錯(cuò)處理等規(guī)程。 X.25的分組層利用鏈路層提供的服務(wù)在DTE和DCE之間傳遞分組。它將一條數(shù)據(jù)鏈路按照動(dòng)態(tài)時(shí)分復(fù)用的方法劃分為多個(gè)子邏輯信道。這樣就可以允許多個(gè)用戶同時(shí)使用數(shù)據(jù)通道，大大地提高了資源的利用率和效率。,8,分組層的主要功能有： 在X.25接口為每個(gè)用戶呼叫（第一次通信過(guò)程）提供一個(gè)邏輯信道 通過(guò)邏輯信道(LCN)來(lái)區(qū)分與每個(gè)用戶呼叫的有關(guān)的分組

4、 為每個(gè)用戶的呼叫連接提供有效的分組傳輸，包括順序號(hào)，分組的確認(rèn)和流量控制過(guò)程。 提供交換虛電路(SVC)和永久虛電路(PVC)的連接 提供建立和清除交換虛電路連接的方法 檢測(cè)和恢復(fù)分組的差錯(cuò),9,X.25的分層結(jié)構(gòu)如下圖所示：,10,分組層將一條數(shù)據(jù)鏈路按統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用的方式劃分為4096個(gè)邏輯信道，在每個(gè)邏輯信道上都可以建立一條虛電路。 端到端的通信就通過(guò)虛電路來(lái)完成。一條虛電路可以經(jīng)過(guò)若干物理線路和中間節(jié)點(diǎn)，由多條邏輯信道連接而成。,11,虛電路可以為永久的，也可以為交換（臨時(shí)）的。 永久虛電路通常稱為PVC，適用于通信對(duì)象固定，數(shù)據(jù)交換非常頻繁的通信。 交換虛電路通常稱為SVC，適用于通

5、信對(duì)象不固定，數(shù)據(jù)交換非常頻繁的通信。 在分組層可以同時(shí)建立多條虛電路，包括PVC和SVC，一個(gè)DTE通過(guò)不同的虛電路與不同的對(duì)端DTE通訊。 X.25協(xié)議只負(fù)責(zé)DTEDCE接口之間的數(shù)據(jù)傳輸，并不涉及數(shù)據(jù)包在X.25網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的傳輸。,12,二、鏈路配置和幀結(jié)構(gòu) 1、平衡型鏈路接入?yún)f(xié)議（LAPB） LAPB是HDLC的子集。HDLC由ISO定義，是面向比特的數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議的總稱。 HDLC支持兩種鏈路配置：非平衡和平衡配置,非平衡配置,平衡配置,13,2、LAPB幀結(jié)構(gòu) LAPB允許鏈路的任何一端發(fā)起建鏈規(guī)程，在數(shù)據(jù)傳輸階段，LAPB通過(guò)校驗(yàn)，確認(rèn)，重傳，流控等機(jī)制，確保所傳幀的正確，向分組層提

6、供一條無(wú)錯(cuò)的鏈路。 一個(gè)LAPB幀的通常格式如下所示：,F 01111110,A,C,I,FCS,F 01111110,14,幀定界符用來(lái)從連續(xù)的字節(jié)流中識(shí)別一個(gè)LAPB幀，它是一個(gè)特別的編碼“01111110”，發(fā)送一個(gè)幀時(shí)做透明操作（在每連續(xù)的5個(gè)1之后插入一個(gè)0，接收端做相反的操作）使一個(gè)幀之中不可能出現(xiàn)與定界符相同的編碼。 地址字段用來(lái)區(qū)分發(fā)送或接收的幀是命令幀還是響應(yīng)幀。 控制字段用來(lái)區(qū)分不同的幀格式。 信息字段用來(lái)承載上層數(shù)據(jù)。 幀校驗(yàn)字段用來(lái)確保所傳送的幀的完整性。,15,通過(guò)控制域的不同，使LAPB幀分為以下三種格式： 信息幀（I幀）：用于傳輸在分組層之間交換的分組，分組封裝在

7、幀的數(shù)據(jù)區(qū)中傳送。識(shí)別I幀的依據(jù)是控制字段的第1個(gè)比特為0。I幀的控制字段中還還包含幀的發(fā)送和接收順序號(hào)，用于流控和確認(rèn)，此外還有一個(gè)探詢/終止（P/F）比特，用于探詢與應(yīng)答。,16,監(jiān)控幀（S幀）：這種幀沒(méi)有信息字段，其作用是用來(lái)確保I幀的正確傳送，例如流控，確認(rèn)，確保順序等。監(jiān)控幀的標(biāo)志是控制字段的第1個(gè)比特為1，第2比特為0。監(jiān)控包括RR，RNR，REJ三種類型的幀。監(jiān)控幀包含了接受順序號(hào)和P/F比特，而不含I幀所具有的發(fā)送順序號(hào)。 無(wú)編號(hào)幀（U幀）：無(wú)編號(hào)幀的作用不是用于實(shí)現(xiàn)信息傳輸?shù)目刂?，而是用于?shí)現(xiàn)對(duì)鏈路的建立和斷開(kāi)的過(guò)程，識(shí)別無(wú)編號(hào)幀的標(biāo)志是控制字段的第1和第2比特為1。無(wú)編號(hào)幀

8、包括SABM，DM，UA，DISC，F(xiàn)RMR，SABME（擴(kuò)展編號(hào)方式）六種類型的幀。,17,18,有關(guān)命令幀與響應(yīng)幀： 在DTE和DCE之間交換的幀有命令幀和響應(yīng)幀兩種。 命令幀用于發(fā)送信息或產(chǎn)生某種操作（如I幀，SABM/SABME幀）； 響應(yīng)幀用于對(duì)命令幀的響應(yīng)。 由于X.25接口為全雙工工作方式，DTE和DCE都可以同時(shí)發(fā)送命令幀或響應(yīng)幀。DTE和DCE設(shè)備都具有主站（Primary）和從站（Secondary）的功能，主站用于發(fā)送命令和接收響應(yīng)，從站用于接收命令和發(fā)送響應(yīng)。如下圖所示：,19,20,雖然在HDLC的幀的控制字段中某些命令幀和響應(yīng)幀具有相同的編碼，但是利用地址字段就可以

9、清楚地區(qū)分出接收的幀是命令幀還是響應(yīng)幀，也可以區(qū)分出接收幀中的P/F比特到底應(yīng)該被解釋成P比特還是F比特。為了便于記憶和識(shí)別，我們可以認(rèn)為地址A和B區(qū)分了兩個(gè)命令和響應(yīng)的環(huán)路。那麼，地址A和B到底是什麼樣的呢？它們都由8比特組成,21,三、數(shù)據(jù)鏈路層功能 1、鏈路的建立和斷開(kāi) (1) LAPB鏈路建立 DTE和DCE都可以啟動(dòng)鏈路的建立過(guò)程，但通常認(rèn)為鏈路由DTE啟動(dòng)建立 DTE發(fā)送SABM/SABME命令啟動(dòng)鏈路的建立過(guò)程。 DCE接收到正確的SABM/SABME命令之后，如果能夠進(jìn)入信息傳輸階段，它就發(fā)送UA響應(yīng)幀予以應(yīng)答，而且認(rèn)為鏈路已經(jīng)建立。 當(dāng)DTE接收到UA之后，表示鏈路建立成功。

10、,22,LAPB鏈路規(guī)程只需要一個(gè)命令SABM/SABME和一個(gè)響應(yīng)UA就可以完成鏈路的建立過(guò)程。,(2)鏈路的斷開(kāi)過(guò)程 如果DTE要求斷開(kāi)鏈路，它向DCE發(fā)送DISC命令幀，DCE用UA幀確認(rèn)，即完成鏈路的斷開(kāi)過(guò)程（如果原來(lái)處于信息傳輸階段），或者DCE用DM幀響應(yīng)（如果原來(lái)已經(jīng)處于斷開(kāi)階段）。通常建議采用P=1的DISC命令，UA或DM的F比特也為“1”。 LAPB的鏈路建立和斷開(kāi)過(guò)程如下圖所示。,23,SABM/SABME,UA,DISC ，P,UA ，F(xiàn),24,2、差錯(cuò)控制和流量控制 差錯(cuò)控制采用循環(huán)冗余校驗(yàn)碼來(lái)檢測(cè)錯(cuò)誤，通過(guò)重發(fā)糾錯(cuò)的方法進(jìn)行差錯(cuò)校正。,B， I（0 0）,B， I（

11、1 0）,B， I（2 0）,B， I（3 0）,B，RR（1）,B，REJ（2 ） 發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤,B， I（2 0）,B， I（3 0）,25,流量控制采用滑動(dòng)窗口和發(fā)送RNR幀的方法進(jìn)行流量控制 鏈路層滑動(dòng)窗口（W : Windows）是由系統(tǒng)參數(shù)K定義的(1 K 模數(shù)-1)，它表示DTE或DCE可以發(fā)送的未證實(shí)順序編號(hào)的I幀的最大數(shù)量，也稱為窗口尺寸。K的最小值為1，最大值為模數(shù)減1。I幀的順序編號(hào)總是由0到模數(shù)減1這些數(shù)字循環(huán)。 采用窗口機(jī)制進(jìn)行流量控制的原理如下。,26,下圖是窗口機(jī)制的示意圖。如圖 (a)假設(shè)k=5,已發(fā)送了編號(hào)為0、1、2、3的幀，都沒(méi)收到確認(rèn)。由于窗口上沿為5，則還

12、可發(fā)送編號(hào)為4的幀而不用等確認(rèn)。 隨后收到了N(R)為2的幀表示編號(hào)為1以及1以前的幀對(duì)端都收到了，則窗口移動(dòng)，窗口下沿變?yōu)?，窗口上沿變?yōu)?，但窗口大小不變，仍為5。這樣在收到對(duì)端的確認(rèn)前還可發(fā)送編號(hào)為4、5、6的幀。如圖 (b)所示。,27,四、分組層功能 1、虛電路和邏輯信道 分組層規(guī)定： 一條數(shù)據(jù)鏈路上最多可分配16個(gè)邏輯信道群，用群號(hào)（LCGN）區(qū)分；每群內(nèi)最多可有256條邏輯信道，用信道號(hào)（LCN）區(qū)分。 邏輯信道0專門用于傳送控制信息，其余4095條邏輯信道都可分配給虛電路使用，用于傳送用戶數(shù)據(jù)信息。 在DTE-DCE接口同一虛電路雙向使用相同的LCN。,28,LCN的最低段分配

13、給PVC，其余供SVC使用； DTE從大到小分配邏輯信道號(hào)，DCE從小到大分配邏輯信道號(hào)，并且DTE分配優(yōu)先。 2、分組格式和類型 所有的分組通過(guò)鏈路層在DTE和DCE之間傳輸時(shí)都放在I 幀的信息字段（I）中，分組與I 幀的關(guān)系如圖所示：,29,分組頭由通用格式識(shí)別符（GFI），邏輯信道識(shí)別符（LCI）以及分組類型識(shí)別符組成，如圖所示：,30,分組類型識(shí)別符用來(lái)識(shí)別17個(gè)不同的X.25分組類型。分組類型識(shí)別符的編碼格式如表所示。,31,32,呼叫請(qǐng)求分組格式：,DTE地址用于端到端虛電路的建立,數(shù)據(jù)分組格式：,33,一次完整的以SVC進(jìn)行的X.25通信分為呼叫建立、數(shù)據(jù)傳輸和呼叫清除三個(gè)操作階

14、段，而PVC只有數(shù)據(jù)傳輸這一個(gè)階段。 在呼叫建立階段的分組（例如呼叫請(qǐng)求分組）中，分組的地址域提供了源和目的DTE地址。ITU-T建議X.121指定了這種源和目的地址的格式，X.121地址（又稱國(guó)際數(shù)據(jù)號(hào)碼IDN）是可變長(zhǎng)的，最大可以為14個(gè)十進(jìn)制數(shù)。因?yàn)镻VC沒(méi)有呼叫建立階段，所以X.121地址只在SVC中使用，在數(shù)據(jù)傳輸階段，分組網(wǎng)使用分組頭中的邏輯信道號(hào)來(lái)區(qū)分不同的虛電路。,34,3、呼叫過(guò)程： 主叫DTE想要建立虛電路時(shí)，它就發(fā)送“呼叫請(qǐng)求”分組，該“呼叫請(qǐng)求”分組包含可供分配的高端的LCN和被叫DTE地址。該分組發(fā)送到本地DCE，由DCE將該分組轉(zhuǎn)換成網(wǎng)絡(luò)規(guī)程格式，而且通過(guò)網(wǎng)絡(luò)路由(

15、交換)到遠(yuǎn)端DCE， 遠(yuǎn)端DCE將網(wǎng)絡(luò)規(guī)程格式的“呼叫請(qǐng)求”分組轉(zhuǎn)換為“入呼叫”分組，并發(fā)送給被叫DTE，該分組中包含了可供分配的低端的LCN。 “呼叫請(qǐng)求”分組和“入呼叫”分組分別從高端和低端選擇LCN是為了防止呼叫沖突。遠(yuǎn)地DCE選擇的LCN和主叫DTE選擇的LCN可以不同,35,被叫DTE通過(guò)發(fā)送“呼叫接受”分組表示同意建立虛電路，該分組中的LCN必須與“入呼叫”分組中的LCN相同。被叫端DCE接收到“呼叫接受”分組之后，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)規(guī)程傳送到主叫端DCE。 主叫端DCE發(fā)送“呼叫連接”分組到主叫DTE，表示網(wǎng)絡(luò)已完成虛電路的建立過(guò)程，“呼叫連接”分組中的LCN與“呼叫請(qǐng)求”分組的LCN相同。 主叫DTE接收到“呼叫連接”分組之后，表示主叫DTE和被叫DTE之間的虛呼叫已建立，可以進(jìn)入數(shù)據(jù)傳輸階段,36,主叫（或被叫）DTE發(fā)出釋放請(qǐng)求分組，然后就收到本地DCE發(fā)回的釋放證實(shí)分組 被