現(xiàn)代通信網(wǎng)第7章

1、第7章 分組交換網(wǎng)第7章 分組交換網(wǎng)7.1 分組交換的基本概念和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分組交換的基本概念和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)7.2 X.25協(xié)議協(xié)議7.3 路由選擇路由選擇7.4 流量控制與擁塞控制流量控制與擁塞控制7.5 ChinaPAC網(wǎng)網(wǎng)思考題思考題第7章 分組交換網(wǎng)7.1 分組交換的基本概念和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分組交換的基本概念和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)7.1.1 分組交換原理分組交換原理 分組交換的基本思想是把用戶要傳送的信息分成若干個(gè)小的數(shù)據(jù)塊，即分組(Packet)，這些分組長(zhǎng)度較短，并具有統(tǒng)一的格式，每個(gè)分組有一個(gè)分組頭，包含用于控制和選路的有關(guān)信息。這些分組以“存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)”的方式在網(wǎng)內(nèi)傳輸，即每個(gè)交換節(jié)點(diǎn)首先對(duì)收到的分組進(jìn)行暫

2、時(shí)存儲(chǔ)，檢測(cè)分組傳輸中有無(wú)差錯(cuò)，分析該分組頭中有關(guān)選路的信息，進(jìn)行路由選擇，并在選擇的路由上進(jìn)行排隊(duì)，等到有空閑信道時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)給下一個(gè)交換節(jié)點(diǎn)或用戶終端。第7章 分組交換網(wǎng) 分組交換的設(shè)計(jì)初衷是為了進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，其設(shè)計(jì)思路截然不同于電路交換。分組交換的技術(shù)特點(diǎn)可以歸納如下： (1) 動(dòng)態(tài)統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用。為了適應(yīng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)突發(fā)性強(qiáng)的特點(diǎn)，分組交換在線路上采用了動(dòng)態(tài)統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用的技術(shù)傳送各個(gè)分組，每個(gè)分組都有控制信息，使多個(gè)終端可以同時(shí)按需進(jìn)行共享資源，因此提高了傳輸線路(包括用戶線和中繼線)的利用率。第7章 分組交換網(wǎng) (2) 存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)。在數(shù)據(jù)通信中，通信雙方往往是異種終端。為了適應(yīng)這種特點(diǎn)，分組交換中

3、采用了存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式，因此不必像電路交換那樣，通信雙方的終端必須具有同樣的速率和控制規(guī)程，從而可以實(shí)現(xiàn)不同類型的數(shù)據(jù)終端設(shè)備(不同的傳輸速率、不同的代碼、不同的通信控制規(guī)程等)之間的通信。 (3) 差錯(cuò)控制和流量控制。數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的可靠性要求較高，因此分組交換在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)中繼線和用戶線上傳輸時(shí)采用了逐段獨(dú)立的差錯(cuò)控制和流量控制，使得網(wǎng)內(nèi)全程的誤碼率可達(dá)10-11以下，提高了傳送質(zhì)量，可以滿足數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的可靠性要求。第7章 分組交換網(wǎng) 1統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用 正如緒論中所介紹的，在數(shù)字傳輸中，為了提高數(shù)字通信線路的利用率，可以采用時(shí)分復(fù)用方法。而時(shí)分復(fù)用有同步時(shí)分復(fù)用和統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用兩種。分組交換中采用了

4、統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用的概念，它在給用戶分配資源時(shí)，不像同步時(shí)分那樣固定分配，而是采用動(dòng)態(tài)分配，即按需分配，只有在用戶有數(shù)據(jù)傳送時(shí)才給它分配資源，因此線路的利用率較高。 分組交換中，執(zhí)行統(tǒng)計(jì)復(fù)用功能的是通過(guò)具有存儲(chǔ)能力和處理能力的專用計(jì)算機(jī)-信息接口處理機(jī)(IMP)來(lái)實(shí)現(xiàn)的， IMP要完成對(duì)數(shù)據(jù)流進(jìn)行緩沖存儲(chǔ)和對(duì)信息流的控制功能，來(lái)解決各用戶爭(zhēng)用線路資源時(shí)產(chǎn)生的沖突。當(dāng)用戶有數(shù)據(jù)傳送時(shí)，IMP給用戶分配線路資源，一旦停發(fā)數(shù)據(jù)，則線路資源另做它用。圖7.1所示為3個(gè)終端采用統(tǒng)計(jì)時(shí)分方式共享線路資源的情況。第7章 分組交換網(wǎng)圖7.1 統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用復(fù)用器b標(biāo)記空閑a21yx終端A終端B終端Cb y2 1 xa

5、第7章 分組交換網(wǎng) 我們來(lái)看看具體的工作過(guò)程。來(lái)自終端的各分組按到達(dá)的順序在復(fù)用器內(nèi)進(jìn)行排隊(duì)，形成隊(duì)列。復(fù)用器按照FIFO的原則，從隊(duì)列中逐個(gè)取出，并向線路上發(fā)送。當(dāng)存儲(chǔ)器空時(shí)，線路資源也暫時(shí)空閑，當(dāng)隊(duì)列中又有了新的分組時(shí)，進(jìn)行發(fā)送。圖7.1中，起初A用戶有a分組要傳送，B用戶有1、2分組要傳送，C用戶有x分組要傳送，它們按到達(dá)順序進(jìn)行排隊(duì)：a、x、1、2，因此在線路上的傳送順序?yàn)椋篴、x、1、2，然后終端均暫時(shí)無(wú)數(shù)據(jù)傳送，則線路空閑。后來(lái)，終端C有y分組要送，終端A有b分組要送，則線路上又順序傳送y分組和b分組。這樣，在高速傳輸線上，形成了各用戶分組的交織傳輸。這些用戶數(shù)據(jù)的區(qū)分不是像同步時(shí)

6、分復(fù)用那樣靠位置來(lái)區(qū)分，而是靠各個(gè)用戶數(shù)據(jù)分組的“標(biāo)記”來(lái)區(qū)分的。第7章 分組交換網(wǎng) 統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用的優(yōu)點(diǎn)是可以獲得較高的信道利用率。由于每個(gè)終端的數(shù)據(jù)使用一個(gè)自己獨(dú)有的標(biāo)記，可以把傳送的信道按照需要?jiǎng)討B(tài)地分配給每個(gè)終端用戶，從而提高了傳送信道的利用率。這樣每個(gè)用戶的傳輸速率可以大于平均速率，最高時(shí)可以達(dá)到線路的總的傳輸能力。如線路總的速率為9.6 kb/s，3個(gè)用戶信息在該線路上進(jìn)行統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用，平均速率為3.2 kb/s，而一個(gè)用戶的傳輸速率最高時(shí)可以達(dá)到9.6 kb/s。 統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用的缺點(diǎn)是會(huì)產(chǎn)生附加的隨機(jī)時(shí)延和丟失數(shù)據(jù)的可能。這是由于用戶傳送數(shù)據(jù)的時(shí)間是隨機(jī)的，若多個(gè)用戶同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)，

7、則需要進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)排隊(duì)，引起排隊(duì)時(shí)延；若排隊(duì)的數(shù)據(jù)很多，引起緩沖器溢出，則會(huì)有部分?jǐn)?shù)據(jù)被丟失。第7章 分組交換網(wǎng) 2邏輯信道邏輯信道 在上述統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用中，對(duì)各個(gè)用戶的數(shù)據(jù)信息使用標(biāo)記來(lái)區(qū)分。這樣，在一條共享的物理線路上，實(shí)質(zhì)上形成了邏輯上的多條信道。如圖7.1中，在高速的傳輸線上形成了分別為三個(gè)用戶傳輸信息的邏輯上的子信道。我們把這種形式的子信道稱為邏輯信道，用邏輯信道號(hào)(LCN: Logical Channel Number)來(lái)標(biāo)識(shí)。 邏輯信道號(hào)由邏輯信道群號(hào)及群內(nèi)邏輯信道號(hào)組成，二者統(tǒng)稱為邏輯信道號(hào)LCN。圖7.2給出了邏輯信道的形成過(guò)程。 第7章 分組交換網(wǎng)圖7.2 邏輯信道的形成過(guò)程終端

8、 1進(jìn)程線路邏輯信道計(jì)算機(jī)255255終端 2終端 n254201254201進(jìn)程進(jìn)程終端第7章 分組交換網(wǎng) 邏輯信道的特點(diǎn)如下： (1) 由于分組交換采用動(dòng)態(tài)復(fù)用方法，因此在終端每次呼叫時(shí)，根據(jù)當(dāng)時(shí)實(shí)際情況分配LCN。要說(shuō)明的是同一個(gè)終端可以同時(shí)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)建立多個(gè)數(shù)據(jù)通路，它們之間通過(guò)LCN來(lái)進(jìn)行區(qū)分。對(duì)同一個(gè)終端而言，每次呼叫可以分配不同的邏輯信道號(hào)，但在同一次呼叫連接中，來(lái)自某一個(gè)終端的數(shù)據(jù)的邏輯信道號(hào)應(yīng)該是相同的。第7章 分組交換網(wǎng) (2) 邏輯信道號(hào)是在用戶至交換機(jī)或交換機(jī)之間的網(wǎng)內(nèi)中繼線上可以分配的，代表子信道的一種編號(hào)資源，每一條線路上邏輯信道號(hào)的分配是獨(dú)立進(jìn)行的。也就是說(shuō)，邏輯信

9、道號(hào)并不在全網(wǎng)中有效，而是在每段鏈路上局部有效，或者說(shuō)，它只具有局部意義。網(wǎng)內(nèi)的節(jié)點(diǎn)機(jī)要負(fù)責(zé)出入線上邏輯信道號(hào)的轉(zhuǎn)換。 (3) 邏輯信道號(hào)是一種客觀的存在。邏輯信道總是處于下列狀態(tài)中的某一種：“準(zhǔn)備好”狀態(tài)、“呼叫建立”狀態(tài)、“數(shù)據(jù)傳輸”狀態(tài)、“呼叫清除”狀態(tài)。第7章 分組交換網(wǎng)7.1.2 虛電路與數(shù)據(jù)報(bào)虛電路與數(shù)據(jù)報(bào) 1虛電路方式虛電路方式 所謂虛電路方式，就是指兩終端用戶在相互傳送數(shù)據(jù)之前要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)建立一條端到端的邏輯上的虛連接，稱為虛電路。一旦這種虛電路建立以后，屬于同一呼叫的數(shù)據(jù)均沿著這一虛電路傳送，當(dāng)用戶不再發(fā)送和接收數(shù)據(jù)時(shí)，清除該虛電路。在這種方式中，用戶的通信需要經(jīng)歷連接建立、數(shù)

10、據(jù)傳輸、連接拆除三個(gè)階段，也就是說(shuō)，它是面向連接的方式。第7章 分組交換網(wǎng) 需要強(qiáng)調(diào)的是，分組交換中的虛電路和電路交換中建立的電路不同，在分組交換中，以統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用的方式在一條物理線路上可以同時(shí)建立多個(gè)虛電路，兩個(gè)用戶終端之間建立的是虛連接，而電路交換中，是以同步時(shí)分方式進(jìn)行復(fù)用的，兩用戶終端之間建立的是實(shí)連接。在電路交換中，多個(gè)用戶終端的信息在固定的時(shí)間段內(nèi)向所復(fù)用的物理線路上發(fā)送信息，若某個(gè)時(shí)間段某終端無(wú)信息發(fā)送，其他終端也不能在分配給該用戶終端的時(shí)間段內(nèi)向線路上發(fā)送信息。而虛電路方式則不然，每個(gè)終端發(fā)送信息沒(méi)有固定的時(shí)間，它們的分組在節(jié)點(diǎn)機(jī)內(nèi)部的相應(yīng)端口進(jìn)行排隊(duì)，當(dāng)某終端暫時(shí)無(wú)信息發(fā)送時(shí)

11、，線路的全部帶寬資源可以由其他用戶共享。換句話說(shuō)，建立實(shí)連接時(shí)，不但確定了信息所走的路徑，同時(shí)還為信息的傳送預(yù)留了帶寬資源；而在建立虛電路時(shí)，僅僅是確定了信息所走的端到端的路徑，但并不一定要求預(yù)留帶寬資源。我們之所以稱這種連接為虛電路，正是因?yàn)槊總€(gè)連接只有在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)才排隊(duì)競(jìng)爭(zhēng)占用帶寬資源。第7章 分組交換網(wǎng) 如圖7.3所示，網(wǎng)中已建立起兩條虛電路，VC1：A123B，VC2：C1245D。所有AB的分組均沿著VC1從A到達(dá)B，所有CD的分組均沿著VC2從C到達(dá)D，在12之間的物理鏈路上，VC1、VC2共享資源。若VC1暫時(shí)無(wú)數(shù)據(jù)可送時(shí)，則網(wǎng)絡(luò)將所有的傳送能力和交換機(jī)的處理能力交給VC2，此時(shí)

12、VC1并不占用帶寬資源。第7章 分組交換網(wǎng)圖7.3 虛電路示意圖cba3213 2 13 2 1cba節(jié)點(diǎn)機(jī) 3節(jié)點(diǎn)機(jī) 4終端 A終端 C節(jié)點(diǎn)機(jī) 1節(jié)點(diǎn)機(jī) 2節(jié)點(diǎn)機(jī) 5終端 B終端 DVC1VC23 2 1cba3 2 1cba第7章 分組交換網(wǎng) 虛電路的特點(diǎn)如下： (1) 虛電路的路由選擇僅僅發(fā)生在虛電路建立的時(shí)候，在以后的傳送過(guò)程中，路由不再改變，這可以減少節(jié)點(diǎn)不必要的通信處理。 (2) 由于所有分組遵循同一路由，這些分組將以原有的順序到達(dá)目的地，終端不需要進(jìn)行重新排序，因此分組的傳輸時(shí)延較小。 (3) 一旦建立了虛電路，每個(gè)分組頭中不再需要有詳細(xì)的目的地址，而只需有邏輯信道號(hào)就可以區(qū)分每

13、個(gè)呼叫的信息，這可以減少每一分組的額外開(kāi)銷。第7章 分組交換網(wǎng) (4) 虛電路是由多段邏輯信道構(gòu)成的，每一個(gè)虛電路在它經(jīng)過(guò)的每段物理鏈路上都有一個(gè)邏輯信道號(hào)，這些邏輯信道級(jí)連構(gòu)成了端到端的虛電路。 (5) 虛電路的缺點(diǎn)是當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中線路或者設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，可能導(dǎo)致虛電路中斷，必須重新建立連接。 (6) 虛電路適用于一次建立后長(zhǎng)時(shí)間傳送數(shù)據(jù)的場(chǎng)合，其持續(xù)時(shí)間應(yīng)顯著大于呼叫建立時(shí)間，如文件傳送、傳真業(yè)務(wù)等。第7章 分組交換網(wǎng) 虛電路分為兩種：交換虛電路(SVC：Switching Virtual Circuit)和永久虛電路(PVC：Permanent Virtual Circuit)。 交換虛電路(

14、SVC)是指在每次呼叫時(shí)用戶通過(guò)發(fā)送呼叫請(qǐng)求分組來(lái)臨時(shí)建立虛電路的方式。如果應(yīng)用戶預(yù)約，由網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)者為之建立固定的虛電路，就不需要在呼叫時(shí)再臨時(shí)建立虛電路，而可以直接進(jìn)入數(shù)據(jù)傳送階段，稱之為PVC。這種情況一般適用于業(yè)務(wù)量較大的集團(tuán)用戶。第7章 分組交換網(wǎng) 2數(shù)據(jù)報(bào)方式數(shù)據(jù)報(bào)方式 在數(shù)據(jù)報(bào)方式中，交換節(jié)點(diǎn)將每一個(gè)分組獨(dú)立地進(jìn)行處理，每一個(gè)數(shù)據(jù)分組中都含有終點(diǎn)地址信息，當(dāng)分組到達(dá)節(jié)點(diǎn)后，節(jié)點(diǎn)根據(jù)分組中包含的終點(diǎn)地址為每一個(gè)分組獨(dú)立地尋找路由，因此同一用戶的不同分組可能沿著不同的路徑到達(dá)終點(diǎn)，在網(wǎng)絡(luò)的終點(diǎn)需要重新排隊(duì)，組合成原來(lái)的用戶數(shù)據(jù)信息。 如圖7.4所示，終端A有三個(gè)分組a、b、c要送給B，

15、在網(wǎng)絡(luò)中，分組a通過(guò)節(jié)點(diǎn)2進(jìn)行轉(zhuǎn)接到達(dá)節(jié)點(diǎn)3，b通過(guò)1、3之間的直達(dá)路由到達(dá)節(jié)點(diǎn)3，c通過(guò)節(jié)點(diǎn)4進(jìn)行轉(zhuǎn)接到達(dá)節(jié)點(diǎn)3，由于每條路由上的業(yè)務(wù)情況(如負(fù)荷量、時(shí)延等)不盡相同，三個(gè)分組的到達(dá)不一定按照順序，因此在節(jié)點(diǎn)3要將它們重新排序，再送給B。第7章 分組交換網(wǎng)圖7.4 數(shù)據(jù)報(bào)方式示意圖cba節(jié)點(diǎn)機(jī) 1節(jié)點(diǎn)機(jī) 2節(jié)點(diǎn)機(jī) 4cba節(jié)點(diǎn)機(jī) 3cba終端 A終端 B第7章 分組交換網(wǎng) 數(shù)據(jù)報(bào)的特點(diǎn)如下： (1) 用戶的通信不需要建立連接和清除連接的過(guò)程，可以直接傳送每個(gè)分組，因此對(duì)于短報(bào)文通信效率比較高。 (2) 每個(gè)節(jié)點(diǎn)可以自由地選路，可以避開(kāi)網(wǎng)中的擁塞部分，因此網(wǎng)絡(luò)的健壯性較好。對(duì)于分組的傳送比虛電

16、路更為可靠，如果一個(gè)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障，分組可以通過(guò)其他路由傳送。 (3) 數(shù)據(jù)報(bào)方式的缺點(diǎn)是分組的到達(dá)不按順序，終點(diǎn)需重新排隊(duì)；并且每個(gè)分組的分組頭要包含詳細(xì)的目的地址，開(kāi)銷比較大。 (4) 數(shù)據(jù)報(bào)的使用場(chǎng)合：數(shù)據(jù)報(bào)適用于短報(bào)文的傳送，如詢問(wèn)/響應(yīng)型業(yè)務(wù)等。第7章 分組交換網(wǎng)7.1.3 分組交換網(wǎng)分組交換網(wǎng) 分組交換網(wǎng)的主要功能是轉(zhuǎn)接、傳送接入網(wǎng)絡(luò)的各類計(jì)算機(jī)和終端的信息。利用分組交換網(wǎng)可以開(kāi)通多種新業(yè)務(wù)，如電子信箱、電子數(shù)據(jù)互換、可視圖文、智能用戶電報(bào)、傳真、數(shù)據(jù)庫(kù)檢索等業(yè)務(wù)。 1分組交換網(wǎng)的構(gòu)成分組交換網(wǎng)的構(gòu)成 公用分組交換網(wǎng)的基本組成如圖7.5所示，它由分組交換機(jī)PS、分組集中器PCE、網(wǎng)絡(luò)

17、管理中心NMC、終端和數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備及相關(guān)協(xié)議組成。第7章 分組交換網(wǎng)圖7.5 分組交換網(wǎng)的組成PADX.3X.28X.29X.25X.75NPT字符終端 PS 分組交換機(jī) ； NMC 網(wǎng)絡(luò)管理中心； PAD 分組拆裝設(shè)備； PCE 分組集中器；分組終端 PTX.25端口分組終端 PTPCEPSPSPSPSPS其他分組網(wǎng)NPTNMC第7章 分組交換網(wǎng) 1) 分組交換機(jī)分組交換機(jī)(PS：Packet Switching) 分組交換機(jī)是分組交換網(wǎng)的核心。根據(jù)分組交換機(jī)在網(wǎng)中所處的地位不同，可分為轉(zhuǎn)接分組交換機(jī)(PTS)、本地交換機(jī)(PLS)、本地和轉(zhuǎn)接合一交換機(jī)(PTLS)等。PTS不接用戶，所有的

18、線路端口都是用于交換機(jī)之間互連的中繼端口，僅用于局間的轉(zhuǎn)接，其通信容量大，每秒能處理的分組數(shù)多，路由選擇能力強(qiáng)，能支持的線路速率高；PLS大部分端口用于用戶終端的接入，只有少數(shù)端口作為中繼端口與其他交換機(jī)相連，其通信容量小，每秒能處理的分組數(shù)少，路由選擇能力弱，能支持的線路速率較低。本地和轉(zhuǎn)接合一交換機(jī)既具有轉(zhuǎn)接功能，又具有本地接入功能。另外，國(guó)際出入口局交換機(jī)用于與其他國(guó)家分組交換網(wǎng)的互連。第7章 分組交換網(wǎng) 分組交換機(jī)的主要功能如下： (1) 為網(wǎng)絡(luò)的基本業(yè)務(wù)即交換虛電路、永久虛電路及可選補(bǔ)充業(yè)務(wù)等提供支持，在完成對(duì)用戶服務(wù)的同時(shí)，收集呼叫業(yè)務(wù)量、分組業(yè)務(wù)量、資源利用率等數(shù)據(jù)。 (2) 進(jìn)

19、行路由選擇，以便在兩個(gè)終端之間選擇一條合適的路由，并生成轉(zhuǎn)發(fā)表；進(jìn)行流量控制和差錯(cuò)控制，以保證分組的可靠傳送。 (3) 轉(zhuǎn)發(fā)控制，在數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，按交換機(jī)中的轉(zhuǎn)發(fā)表進(jìn)行分組的轉(zhuǎn)發(fā)。第7章 分組交換網(wǎng) (4) 實(shí)現(xiàn)X.25、X.75等多種協(xié)議。 (5) 完成局部的維護(hù)運(yùn)行管理、故障報(bào)告與診斷、計(jì)費(fèi)與一些網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)計(jì)等功能。 (6) 分組交換機(jī)自身控制功能。交換機(jī)可對(duì)自身的各個(gè)部分測(cè)試，如發(fā)生故障，即把故障信息存入硬盤，由網(wǎng)絡(luò)管理中心對(duì)交換機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行重新配置。第7章 分組交換網(wǎng) 2) 網(wǎng)絡(luò)管理中心網(wǎng)絡(luò)管理中心(NMC：Network Management Center) 網(wǎng)絡(luò)管理中心是管理分組交換網(wǎng)的

20、工具，用以保證全網(wǎng)有效協(xié)調(diào)的運(yùn)行，更好地發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)性能，并在部分通信線路及交換機(jī)發(fā)生故障的時(shí)候仍能在性能稍稍降低的條件下正常運(yùn)行；同時(shí)為網(wǎng)絡(luò)管理者及用戶提供友好與方便的服務(wù)。其管理功能包括： (1) 網(wǎng)絡(luò)故障管理：提供對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備故障的快速響應(yīng)和預(yù)防性維護(hù)能力，包括跟蹤和診斷故障、測(cè)試網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和部件、故障原因提示和對(duì)故障的查詢及修復(fù)。第7章 分組交換網(wǎng) (2) 網(wǎng)絡(luò)配置管理：生成用戶端口，定義和管理網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)軟件硬件配置和網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)類型，并對(duì)它們進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制。 (3) 網(wǎng)絡(luò)性能管理：收集和分析網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)流的流量、速率、流向和路徑的信息。 (4) 網(wǎng)絡(luò)計(jì)費(fèi)管理：收集有關(guān)網(wǎng)絡(luò)資源使用的信息，用于

21、網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃、預(yù)算，并提供用戶記賬處理系統(tǒng)所需的計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)。 (5) 網(wǎng)絡(luò)安全管理：建立、保持和加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)時(shí)所需的網(wǎng)絡(luò)安全級(jí)別和準(zhǔn)則。第7章 分組交換網(wǎng) 3) 數(shù)據(jù)終端 分組交換網(wǎng)的數(shù)據(jù)終端有兩類：分組終端和非分組終端。 (1) 分組終端(PT)。PT是具有X.25協(xié)議接口的分組終端，即具有分組處理能力，可以直接接入分組交換網(wǎng)。例如帶X.25規(guī)程的計(jì)算機(jī)、專用終端、規(guī)程轉(zhuǎn)換器等設(shè)備都是分組終端。 (2) 非分組終端(NPT)。NPT不具有X.25協(xié)議接口，即不具有分組處理能力，不能直接進(jìn)入分組交換網(wǎng)，必須經(jīng)過(guò)分組裝拆設(shè)備PAD轉(zhuǎn)換才能接入分組交換網(wǎng)。非分組終端的種類很多，如帶有異步通信接口的計(jì)算

22、機(jī)、電傳機(jī)、可視圖文終端等。第7章 分組交換網(wǎng) 4) 分組集中器(PCE：Packet Concentrate Equipment) 分組集中器又稱用戶集中器，大多是既有交換功能又有集中功能的設(shè)備。它是將多個(gè)低速的用戶終端進(jìn)行集中，用1條或2條高速的中繼線路與節(jié)點(diǎn)機(jī)相連，這樣可以大大節(jié)省線路投資，提高線路利用率。分組集中器適用于用戶終端較少的城市或地區(qū)，也可用于用戶比較集中而線路比較緊缺的大樓或小區(qū)。分組集中器是公用分組網(wǎng)上的末端設(shè)備之一。分組終端和非分組終端都可以接入PCE，分組終端通過(guò)PCE的X.25端口接入，而對(duì)于非分組終端，要通過(guò)PCE內(nèi)的分組裝拆設(shè)備(PAD：Packet Assem

23、bler and Disassembler)來(lái)接入。 第7章 分組交換網(wǎng) PAD的功能是將NPT所使用的用戶協(xié)議與X.25協(xié)議進(jìn)行轉(zhuǎn)換。發(fā)送時(shí)，將NPT發(fā)出的字符通過(guò)PAD組裝成X.25的分組形式，送入交換機(jī)；在接收時(shí)，將來(lái)自交換機(jī)的X.25的分組進(jìn)行拆卸，以用戶終端所要求的字符形式送給終端。ITU-T專門對(duì)PAD制定了一組建議，稱為X.3/X.28/X.29，即3X建議。其中，X.3描述PAD功能及其控制參數(shù)；X.28描述PAD到本地字符終端的協(xié)議；X.29描述PAD到遠(yuǎn)端PT或PAD之間的協(xié)議。第7章 分組交換網(wǎng) 5) 傳輸線路 傳輸線路是構(gòu)成分組交換網(wǎng)的主要組成部分之一。交換機(jī)之間的中繼

24、傳輸線路主要有兩種形式：一種是PCM數(shù)字信道，速率為64 kb/s、128 kb/s、2 Mb/s等；另一種是模擬信道利用調(diào)制解調(diào)器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信道，速率為9.6 kb/s、48 kb/s、64 kb/s等。用戶線路也有兩種形式，一種是數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)電路，另一種是模擬電話用戶線加裝調(diào)制解調(diào)器。第7章 分組交換網(wǎng) 6) 相關(guān)協(xié)議 有關(guān)分組交換網(wǎng)的協(xié)議包括X.25、X.75等協(xié)議。其中X.25協(xié)議是數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE與數(shù)據(jù)電路終接設(shè)備DCE之間的接口協(xié)議。所謂DCE，是指?jìng)鬏斁€路上的終接設(shè)備。在物理上，如果是模擬傳輸線路，則DCE就是Modem；若是數(shù)字傳輸線路，則DCE就是多路復(fù)用器或者數(shù)字信道接口設(shè)備

25、。DCE從功能上來(lái)講，屬于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。因此可以說(shuō)，X.25是DTE和分組交換網(wǎng)之間的接口規(guī)程；X.75是分組交換網(wǎng)之間互連時(shí)的網(wǎng)間接口協(xié)議。對(duì)于分組交換網(wǎng)的內(nèi)部協(xié)議，沒(méi)有統(tǒng)一的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，而是由各個(gè)廠家自行規(guī)定的。第7章 分組交換網(wǎng) 2網(wǎng)絡(luò)的外部服務(wù)和內(nèi)部操作網(wǎng)絡(luò)的外部服務(wù)和內(nèi)部操作 分組交換網(wǎng)的一個(gè)重要特點(diǎn)是它使用的是數(shù)據(jù)報(bào)還是虛電路。事實(shí)上，在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部和接口處可以采用不同的方式。 在用戶和網(wǎng)絡(luò)的接口處，網(wǎng)絡(luò)可能會(huì)提供面向連接的虛電路服務(wù)或無(wú)連接的數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)。使用虛電路服務(wù)時(shí)，終端需要執(zhí)行呼叫請(qǐng)求，以建立與其他終端的邏輯連接。所有提交到網(wǎng)絡(luò)上的分組都要標(biāo)識(shí)為屬于某個(gè)特定的邏輯連接，并且按順序編號(hào)

26、，由網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)將分組按順序傳遞到終端，我們將這種類型的服務(wù)稱為外部虛電路服務(wù)。而使用數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)只愿意獨(dú)立地處理各個(gè)分組，并且有可能無(wú)法按順序、可靠地將這些分組交付到終端，我們稱這種類型的服務(wù)為外部數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù)。 在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部，既可以采用虛電路方式，也可以采用數(shù)據(jù)報(bào)方式。我們將這種操作稱為內(nèi)部虛電路操作或數(shù)據(jù)報(bào)操作。第7章 分組交換網(wǎng) 這樣，總共有四種組合： (1) 外部虛電路，內(nèi)部虛電路：當(dāng)用戶請(qǐng)求一條虛電路時(shí)，就會(huì)構(gòu)造一條經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)的專用路由，所有分組沿該路由前進(jìn)。 (2) 外部虛電路，內(nèi)部數(shù)據(jù)報(bào)：網(wǎng)絡(luò)分別處理每個(gè)分組。因此，同一條外部虛電路上的不同分組可能會(huì)選擇不同的路由。不過(guò)，如果需要，

27、網(wǎng)絡(luò)會(huì)在目的節(jié)點(diǎn)處將這些分組緩存起來(lái)，這樣它們就可以按照正確的順序交付到目的終端。 (3) 外部數(shù)據(jù)報(bào)，內(nèi)部數(shù)據(jù)報(bào)：從用戶和網(wǎng)絡(luò)這兩個(gè)角度來(lái)看，每個(gè)分組都是被獨(dú)立處理的。第7章 分組交換網(wǎng) (4) 外部數(shù)據(jù)報(bào)，內(nèi)部虛電路：外部用戶看不到任何連接的跡象，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)只是簡(jiǎn)單地每次發(fā)送一個(gè)分組。然而網(wǎng)絡(luò)在源節(jié)點(diǎn)與終節(jié)點(diǎn)之間建立了一條邏輯連接，用來(lái)傳遞分組，并且還可能長(zhǎng)期保留此類連接，以滿足未來(lái)需求。 對(duì)于使用X.25協(xié)議的公用分組交換網(wǎng)而言，給用戶提供的是面向連接的外部虛電路服務(wù)。但在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部，每個(gè)廠家不盡相同，既可以采用虛電路方式，也可以采用數(shù)據(jù)報(bào)方式。下面我們介紹這兩種組合的實(shí)現(xiàn)方式。 (1) 虛

28、電路方法。采用這種方法時(shí)，需要先進(jìn)行呼叫建立過(guò)程，在沿著該路徑的所有節(jié)點(diǎn)機(jī)里建立連接狀態(tài)。后續(xù)的每個(gè)分組都沿著這一建好的連接從通信的源點(diǎn)傳送到終點(diǎn)，因此，每個(gè)分組在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部都是按順序到達(dá)終端節(jié)點(diǎn)機(jī)的。第7章 分組交換網(wǎng) (2) 數(shù)據(jù)報(bào)方法。另外一種方法是建立一個(gè)無(wú)連接的網(wǎng)絡(luò)，但是在連向端節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)機(jī)中增加一些代碼，附加的代碼有點(diǎn)像提供端到端服務(wù)的運(yùn)輸層協(xié)議。在源節(jié)點(diǎn)和終節(jié)點(diǎn)之間建立一個(gè)連接，它們之間的端到端服務(wù)保證了發(fā)送的分組可以按順序被終節(jié)點(diǎn)接收，且可保證不被丟失，也不重復(fù)，或者亂序。但在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部傳送這些分組時(shí)，可能經(jīng)過(guò)不同的路由，終節(jié)點(diǎn)會(huì)暫時(shí)保留每個(gè)分組，直到在它前面的分組都已到達(dá)。然后送

29、給終端。這種方法的一個(gè)典型例子是我國(guó)分組交換網(wǎng)CHINAPAC中使用的北方電信的DPN-100分組交換機(jī)。第7章 分組交換網(wǎng)7.2 X.25 協(xié)協(xié) 議議7.2.1 協(xié)議分層結(jié)構(gòu)協(xié)議分層結(jié)構(gòu)分組層數(shù)據(jù)鏈路層幀級(jí)協(xié)議分組層數(shù) 據(jù)鏈路層物理層物理層物理級(jí)協(xié)議物理媒介X.25高層協(xié)議與遠(yuǎn)程 DTE 之間的高層協(xié)議分組級(jí)協(xié)議DTEDCE圖7.6 X.25的協(xié)議結(jié)構(gòu) 第7章 分組交換網(wǎng) 第一層為物理層，定義了DTE和DCE之間建立物理信息傳輸通路的過(guò)程，可以采用X.21、X.21bis以及V系列等建議。物理層提供了一條傳送比特流的管道，進(jìn)行比特傳輸。第二層為數(shù)據(jù)鏈路層，是在物理層提供的雙向的比特傳輸管道上

30、實(shí)施信息傳輸?shù)目刂?，X.25的數(shù)據(jù)鏈路層采用了高級(jí)數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程(HDLC：High-level Data Link Control)的子集平衡型鏈路接入?yún)f(xié)議(LAPB：Link Access Procedures Balanced)作為它的數(shù)據(jù)鏈路層的規(guī)程。第三層為分組層，X.25的分組層對(duì)應(yīng)于OSI的網(wǎng)絡(luò)層，二者叫法不同，但其功能是一致的。分組層是利用鏈路層提供的服務(wù)在DTE-DCE接口上交換分組。它是將一條數(shù)據(jù)鏈路按動(dòng)態(tài)時(shí)分復(fù)用的方法劃分為許多個(gè)邏輯信道，允許多臺(tái)計(jì)算機(jī)或終端同時(shí)使用高速的數(shù)據(jù)信道，以充分地利用邏輯鏈路的傳輸能力和交換機(jī)資源，實(shí)現(xiàn)通信能力和資源的按需分配。第7章 分組交

31、換網(wǎng)7.2.2 物理層物理層 物理層定義了DTE和DCE之間建立、維持、釋放物理鏈路的過(guò)程，包括機(jī)械、電氣、功能和規(guī)程等特性。 X.25的物理層接口采用ITU-T X.21、X.21bis和V系列建議。而X.21bis和V系列建議實(shí)際上是兼容的，因此可以認(rèn)為是兩種接口。其中X.21建議用于數(shù)字傳輸信道，接口線少，可定義的接口功能多，是較理想的接口標(biāo)準(zhǔn)。但考慮到目前仍在大量使用模擬信道傳輸數(shù)據(jù)的實(shí)際情況，ITU-T又制定了X.21bis接口標(biāo)準(zhǔn)，它與V.24或RS-232兼容，主要用于模擬傳輸信道。 X.25物理層就像是一條輸送信息的管道，它不執(zhí)行重要的控制功能?？刂乒δ苤饕涉溌穼雍头纸M層來(lái)完

32、成。第7章 分組交換網(wǎng)7.2.3 數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層 數(shù)據(jù)鏈路層規(guī)定了在DTE和DCE之間的線路上交換幀的過(guò)程。鏈路層規(guī)程要在物理層的基礎(chǔ)上執(zhí)行一些控制功能，以保證幀的正確傳送。鏈路層的主要功能有：(1) 在DTE和DCE之間有效地傳輸數(shù)據(jù)；(2) 確保接收器和發(fā)送器之間信息的同步；(3) 監(jiān)測(cè)和糾正傳輸中產(chǎn)生的差錯(cuò)；(4) 識(shí)別并向高層協(xié)議報(bào)告規(guī)程性錯(cuò)誤；(5) 向分組層通知鏈路層的狀態(tài)。第7章 分組交換網(wǎng) 1HDLC簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介 HDLC是由ISO定義的面向比特的數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議的總稱。面向比特的協(xié)議是指?jìng)鬏敃r(shí)，以比特作為傳輸?shù)幕締挝唬琀DLC是最重要的數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議，它的傳輸效率較高，能適

33、應(yīng)數(shù)據(jù)通信的發(fā)展，因此廣泛地應(yīng)用在公用數(shù)據(jù)網(wǎng)上。同時(shí)，它還是其他許多重要數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議的基礎(chǔ)。 為了滿足各種應(yīng)用的需要，HDLC定義了三種類型的站點(diǎn)(Station)、兩種鏈路配置及三種數(shù)據(jù)傳送模式。第7章 分組交換網(wǎng) 1) 站點(diǎn)的類型 所謂站，是指鏈路兩端的通信設(shè)備，HDLC定義的三種站如下： (1) 主站：負(fù)責(zé)控制鏈路的操作。主站只能有一個(gè)，由主站發(fā)出的幀稱為命令。 (2) 從站：在主站的控制下操作。從站可以有多個(gè)，由從站發(fā)出的幀稱為響應(yīng)。主站為鏈路上的每個(gè)從站維護(hù)一條獨(dú)立的邏輯鏈路。 (3) 復(fù)合站：兼具主站和從站的特點(diǎn)。復(fù)合站發(fā)出的幀可能是命令，也可能是響應(yīng)。第7章 分組交換網(wǎng) 2)

34、 鏈路配置 (1) 非平衡配置：由一個(gè)主站和一個(gè)或多個(gè)從站組成，可以是點(diǎn)到點(diǎn)鏈路，也可以是點(diǎn)到多點(diǎn)鏈路。 (2) 平衡配置：由兩個(gè)復(fù)合站組成，只能是點(diǎn)到點(diǎn)鏈路。第7章 分組交換網(wǎng) 3) 數(shù)據(jù)傳送模式 (1) 正常響應(yīng)方式：適用于非平衡配置，只有主站才能啟動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸，從站只有在收到主站發(fā)給它的命令幀時(shí)，才能向主站發(fā)送數(shù)據(jù)。 (2) 異步平衡方式：適用于平衡配置，任何一個(gè)復(fù)合站都可以啟動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程，而不需要得到對(duì)方復(fù)合站的許可。 (3) 異步響應(yīng)方式：適用于非平衡配置，在主站沒(méi)有發(fā)來(lái)命令幀時(shí)，從站可以主動(dòng)向主站發(fā)送數(shù)據(jù)，但主站仍負(fù)責(zé)對(duì)鏈路的管理。 LAPB采用平衡配置方式，用于點(diǎn)到點(diǎn)鏈路，采用異

35、步平衡方式來(lái)傳輸數(shù)據(jù)。第7章 分組交換網(wǎng)2LAPB的幀結(jié)構(gòu)的幀結(jié)構(gòu)圖7.7 LAPB的幀結(jié)構(gòu)FACIFCSF888N168信息字段幀頭幀尾第7章 分組交換網(wǎng) 1) 標(biāo)志(F) F為幀標(biāo)志，編碼為01111110。F為幀的限定符，所有的幀都應(yīng)以F開(kāi)始和結(jié)束。一個(gè)標(biāo)志可作為一個(gè)幀的結(jié)束標(biāo)志，同時(shí)也可以作為下一幀的開(kāi)始標(biāo)志； F還可以作為幀之間的填充字符，當(dāng)DTE或DCE沒(méi)有信息要發(fā)送時(shí)，可連續(xù)發(fā)送F。 正常情況下，為了防止在其他字段出現(xiàn)偽標(biāo)志碼，要進(jìn)行插0/刪0操作，即在發(fā)送站將5個(gè)連1之后插入一個(gè)0；在接收端，再進(jìn)行相反的操作，將5個(gè)連1之后的0刪掉。但是，如果發(fā)送方想要放棄正在發(fā)送的幀，則發(fā)送

36、715(包括7，不包括15)個(gè)連1來(lái)表示，即當(dāng)接收端檢測(cè)到大于等于7但小于15個(gè)連1之后，就放棄收到的幀。而如果出現(xiàn)15個(gè)以上的連1，則表示該鏈路進(jìn)入空閑狀態(tài)。第7章 分組交換網(wǎng) 2) 地址字段(A) 地址字段由一個(gè)8 bit組組成。在HDLC中點(diǎn)到多點(diǎn)的鏈路上，該字段表示的是送出響應(yīng)信息的從站的地址。在LAPB中，是點(diǎn)到點(diǎn)的鏈路，它表示的總是響應(yīng)站的地址，其作用是用于區(qū)分兩個(gè)傳輸方向上的命令幀/響應(yīng)幀，即它表示的是命令幀的接收者和響應(yīng)幀的發(fā)送者的地址。第7章 分組交換網(wǎng) 3) 控制字段(C) 控制字段由一個(gè)8 bit組組成，主要作用是指示幀的類型。LAPB控制字段的分類格式如表7.1所示。表

37、表7.1 LAPB的幀類型的幀類型控制字段比特 8 7 6 5 4 3 2 1 信息幀(I 幀) N(R) P N(S) 0 監(jiān)控幀(S 幀) N(R) P/F S S 0 1 無(wú)編號(hào)幀(U 幀) M M M P/F M M 1 1 第7章 分組交換網(wǎng) (1) 信息幀(I幀：Information frame)。由幀頭、信息字段I和幀尾組成。I幀用于傳輸高層用戶的信息，即在分組層之間交換的分組，分組包含在I幀的信息字段中。I幀的C字段的第1個(gè)比特為“0”，這是識(shí)別I幀的惟一標(biāo)志，第28 bit用于提供I幀的控制信息，其中包括發(fā)送順序號(hào)N(S)，接收順序號(hào)N(R)，探尋位P。其中N(S)是所發(fā)送

38、幀的編號(hào)，以供雙方核對(duì)有無(wú)遺漏及重復(fù)。N(R)是下一個(gè)期望正確接收幀的編號(hào)，發(fā)送N(R)的站用它表示已正確接收編號(hào)為N(R)以前的幀，即編號(hào)到N(R)-1的全部幀已正確接收。I幀可以是命令幀，也可以是響應(yīng)幀。第7章 分組交換網(wǎng) (2) 監(jiān)控幀(S幀：Supervisory frame)沒(méi)有信息字段，它的作用是用來(lái)保護(hù)I幀的正確傳送。監(jiān)控幀的標(biāo)志是C字段的第2、1位為“01”，SS用來(lái)進(jìn)一步區(qū)分監(jiān)控幀的類型。監(jiān)控幀有三種：接收準(zhǔn)備好(RR)，接收未準(zhǔn)備好(RNR)和拒絕幀(REJ)。RR用于在沒(méi)有I幀發(fā)送時(shí)向?qū)Χ税l(fā)送肯定證實(shí)信息，REJ用于重發(fā)請(qǐng)求，RNR用于流量控制，通知對(duì)端暫停發(fā)送I幀。監(jiān)控

39、幀帶有N(R)，但沒(méi)有N(S)。第5 bit為探尋/最終位P/F。S幀既可以是命令幀，也可以是響應(yīng)幀。第7章 分組交換網(wǎng) (3) 無(wú)編號(hào)幀(U幀：Unnumbered frame)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)過(guò)程的控制。識(shí)別無(wú)編號(hào)幀的標(biāo)志是C字段的第2、1位為11。第5 bit為P/F位，M用于區(qū)分不同的無(wú)編號(hào)幀，其中包括：置異步平衡方式(SABM)、斷鏈(DISC)、已斷鏈方式(DM)、無(wú)編號(hào)確認(rèn)(UA)、幀拒絕(FRMR)等。其中，SABM、DISC分別用于建立鏈路和斷開(kāi)鏈路，均為命令幀，后三種為響應(yīng)幀，其中UA和DM分別為對(duì)前兩個(gè)命令幀的肯定和否定響應(yīng)

40、，F(xiàn)RMR表示接收到語(yǔ)法正確但語(yǔ)義不正確的幀，它將引起鏈路的復(fù)原。第7章 分組交換網(wǎng) 所有的幀都含有探尋/最終比特(P/F)。在命令幀中，P/F位為探尋(P)，如P=1，就是向?qū)Ψ秸?qǐng)求響應(yīng)幀；在響應(yīng)幀中，P/F位為最終(F)，如F=1，表示發(fā)送的這個(gè)幀是一個(gè)對(duì)命令幀的響應(yīng)結(jié)果。后面將詳細(xì)介紹P/F位的功能。第7章 分組交換網(wǎng) 4) 信息字段(I) 信息字段是為傳輸用戶信息而設(shè)置的，它用來(lái)裝載分組層的數(shù)據(jù)分組，其長(zhǎng)度可變。在X.25中，長(zhǎng)度限額一般裝一個(gè)分組長(zhǎng)度，即128字節(jié)或256字節(jié)。 5) 幀校驗(yàn)序列(FCS) 每個(gè)幀的尾部都包含一個(gè)16 bit的幀校驗(yàn)序列(FCS)，用來(lái)檢測(cè)幀的傳送過(guò)程

41、是否有錯(cuò)。FCS采用循環(huán)冗余碼，可以用移位寄存器實(shí)現(xiàn)。第7章 分組交換網(wǎng)表表7.2 幀幀 的的 類類 型型分類 名 稱 縮寫 命令/響應(yīng)幀(C/R) 作 用 信息幀 I 幀 C/R 傳輸用戶數(shù)據(jù) 接收準(zhǔn)備好 RR C/R 向?qū)Ψ奖硎疽呀?jīng)準(zhǔn)備好接收下一個(gè) I 幀 接收未準(zhǔn)備好 RNR C/R 向?qū)Ψ奖硎尽懊Α睜顟B(tài)，這意味著暫時(shí)不能接收新的 I 幀 監(jiān)控幀 拒絕幀 REJ C/R 要求對(duì)方重發(fā)編號(hào)從 N(R)開(kāi)始的 I 幀 置異步平衡方式 SABM C 用于在兩個(gè)方向上建立鏈路 斷鏈 DISC C 用于通知對(duì)方，斷開(kāi)鏈路的連接 已斷鏈方式 DM R 表示本方已與鏈路處于斷開(kāi)狀態(tài)，并對(duì)SABM 做否

42、定應(yīng)答 無(wú)編號(hào)確認(rèn) UA R 對(duì) SABM 和 DISC 的肯定應(yīng)答 無(wú)編號(hào)幀 幀拒絕 FRMR R 向?qū)Ψ綀?bào)告出現(xiàn)了用重發(fā)幀的辦法不能恢復(fù)的差錯(cuò)狀態(tài)，將引起鏈路的復(fù)原 第7章 分組交換網(wǎng) 3鏈路操作過(guò)程鏈路操作過(guò)程 數(shù)據(jù)鏈路層的操作分為三個(gè)階段：鏈路建立、信息傳輸和鏈路斷開(kāi)。 1) 鏈路建立 DTE通過(guò)發(fā)送連續(xù)的標(biāo)志(F)來(lái)表示它能夠建立數(shù)據(jù)鏈路。 原則上DTE或DCE都可以啟動(dòng)數(shù)據(jù)鏈路的建立，但通常是由DTE啟動(dòng)的。在開(kāi)始數(shù)據(jù)鏈路建立之前，DCE或DTE都應(yīng)當(dāng)啟動(dòng)鏈路斷開(kāi)過(guò)程，以確保雙方處于同一階段。DCE還能主動(dòng)發(fā)起DM響應(yīng)幀，要求DTE啟動(dòng)鏈路建立過(guò)程。 第7章 分組交換網(wǎng) 以DTE發(fā)

43、起過(guò)程為例。如圖7.8所示，DTE通過(guò)向DCE發(fā)送置異步平衡方式(SABM)命令啟動(dòng)數(shù)據(jù)鏈路建立過(guò)程，DCE接收到后，如果認(rèn)為它能夠進(jìn)入信息傳送階段，將向DTE回送一個(gè)UA響應(yīng)幀，數(shù)據(jù)鏈路建立成功； DCE接收到后，如果它認(rèn)為不能進(jìn)入信息傳送階段，它將向DTE回送一個(gè)DM響應(yīng)幀，數(shù)據(jù)鏈路未建立。 為了區(qū)分DCE主動(dòng)發(fā)送的要求DTE啟動(dòng)建鏈的DM幀和作為對(duì)DTE發(fā)來(lái)的SABM的否定證實(shí)的DM幀，一般要求SABM命令幀置P=1，DCE的響應(yīng)幀UA或DM的F bit為1。這樣根據(jù)收到DM的F bit是否為1即可知道其含義，從而做出不同的處理。第7章 分組交換網(wǎng)圖7.8 鏈路建立過(guò)程DTEDCESAB

44、MUA第7章 分組交換網(wǎng) 2) 信息傳輸 當(dāng)鏈路建立之后，就進(jìn)入信息傳輸階段，在DTE和DCE之間交換I幀和S幀。雙方都可以通過(guò)I幀開(kāi)始發(fā)送用戶數(shù)據(jù)，幀的序號(hào)從0開(kāi)始。I幀的N(S)和N(R)字段是用于支持流量控制和差錯(cuò)控制的序號(hào)。LAPB在發(fā)送I幀序列時(shí)，會(huì)按順序?qū)λ鼈兙幪?hào)，并將序號(hào)放在N(S)中，這些編號(hào)以8還是128為模，取決于使用的是3 bit序號(hào)還是7 bit序號(hào)。N(R)是對(duì)接收到的I幀的確認(rèn)。有了N(R)，LAPB就能夠指出自己希望接收的下一個(gè)I幀的序號(hào)。第7章 分組交換網(wǎng) S幀同樣也用于流量控制和差錯(cuò)控制。其中，接收就緒(RR)幀通過(guò)指出希望接收到的下一個(gè)幀來(lái)確認(rèn)接收到的最后一

45、個(gè)I幀。在接收端無(wú)I幀發(fā)送時(shí)就需要使用RR幀。接收未準(zhǔn)備就緒(RNR)幀和 RR幀一樣，都可用于對(duì)I幀的確認(rèn)，但它同時(shí)還要求對(duì)等實(shí)體暫停I幀的傳輸。當(dāng)發(fā)出RNR的實(shí)體再次準(zhǔn)備就緒之后，會(huì)發(fā)送一個(gè) RR。REJ的作用是指出最后一個(gè)接收到的I幀已經(jīng)被拒絕，并要求重發(fā)以N(R)序號(hào)為首的所有后續(xù)I幀。第7章 分組交換網(wǎng) 3) 鏈路斷開(kāi)過(guò)程 鏈路斷開(kāi)過(guò)程是一個(gè)雙向的過(guò)程，任何一方均可啟動(dòng)拆鏈操作。這既可能是由于LAPB本身因某種錯(cuò)誤而引起的中斷，也可能是由于高層用戶的請(qǐng)求。以DTE發(fā)起為例，如圖7.9所示，若DTE要求斷開(kāi)鏈路，它向DCE發(fā)送DISC命令幀，DCE若原來(lái)處于信息傳輸階段，則用UA響應(yīng)幀

46、確認(rèn)，即完成斷鏈過(guò)程；若DCE原來(lái)已經(jīng)處于斷開(kāi)階段，則用DM響應(yīng)幀確認(rèn)?；诤徒ㄦ溚瑯拥目紤]，要求DISC命令幀置P=1，其對(duì)應(yīng)的響應(yīng)幀UA或DM置F=1。拆鏈后要通知第三層用戶，說(shuō)明該連接已經(jīng)中止。所有未被確認(rèn)的I幀都會(huì)丟失，而這些幀的恢復(fù)工作則由高層負(fù)責(zé)。第7章 分組交換網(wǎng)圖7.9 鏈路斷開(kāi)過(guò)程DTEDCEDISCUA第7章 分組交換網(wǎng) 4) 鏈路恢復(fù) 鏈路恢復(fù)指的是在信息傳送階段收到協(xié)議出錯(cuò)幀或者FRMR幀，即遇到無(wú)法通過(guò)重發(fā)予以校正的錯(cuò)幀時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)鏈路建立過(guò)程，使鏈路恢復(fù)初始狀態(tài)，兩端發(fā)送的I幀和S幀的N(S)和N(R)值恢復(fù)為零。第7章 分組交換網(wǎng) 5) 鏈路層控制操作舉例 鏈路層

47、的功能是保證I幀的正確傳輸，而I幀的傳輸控制是通過(guò)幀的順序編號(hào)和確認(rèn)、鏈路層的窗口機(jī)制和鏈路傳輸定時(shí)器等功能來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 (1) 幀的確認(rèn)。在每個(gè)I幀中，既有N(S)，又有N(R)，因此I幀一方面可以表示自己所發(fā)送幀的序號(hào)，另一方面可以對(duì)對(duì)方的幀進(jìn)行確認(rèn)。如果有I幀發(fā)送，通常都是用I幀確認(rèn)；如果要對(duì)對(duì)方的幀進(jìn)行確認(rèn)，而自己又沒(méi)有需要發(fā)送的數(shù)據(jù)，則采用S幀(RR或RNR)來(lái)進(jìn)行確認(rèn)。I幀和S幀中的N(R)表示編號(hào)為N(R)-1及以前的幀均已正確接收。為了提高傳輸效率，可以在連續(xù)接收多個(gè)I幀之后，對(duì)于順序號(hào)正確的多個(gè)I幀進(jìn)行一次確認(rèn)，確認(rèn)幀的N(R)等于正確接收的最后一個(gè)幀的N(S)加1。幀的確認(rèn)過(guò)

48、程的例子如圖7.10(a)所示。第7章 分組交換網(wǎng) 圖7.10(b)顯示了有忙狀態(tài)存在的情況。導(dǎo)致這種狀態(tài)的原因可能是由于接收端處理I幀的速度不如I幀數(shù)據(jù)到達(dá)的速度快。此時(shí)接收端緩存器會(huì)填滿，它不得不使用RNR命令幀來(lái)要求發(fā)送端停止發(fā)送I幀。當(dāng)忙狀態(tài)清除后，DTE返回一個(gè)RR幀，這時(shí)來(lái)自DCE的I幀傳輸可以繼續(xù)進(jìn)行。第7章 分組交換網(wǎng)圖7.10 幀的確認(rèn)過(guò)程(a) 雙向數(shù)據(jù)交換；(b) 出現(xiàn)忙的情況DTEDTEDCEDCE(a)N(S)N(R)(b)I, 0, 0I, 0, 1I, 2, 1I, 1, 1I, 1, 3I, 3, 2I, 2, 4I, 3, 4RR, 41, 3, 0RNR,

49、4RR，41, 4, 0第7章 分組交換網(wǎng) (2) 鏈路層窗口。在數(shù)據(jù)鏈路上對(duì)信息流進(jìn)行控制，經(jīng)常采用的方法是滑動(dòng)窗口(Sliding Window)控制。窗口控制的主要作用是在數(shù)據(jù)鏈路上限制發(fā)送幀的最大數(shù)目。 采用窗口控制協(xié)議時(shí)，要求通信的兩節(jié)點(diǎn)設(shè)置窗口，這種窗口實(shí)質(zhì)上是一個(gè)緩沖區(qū)，采用循環(huán)隊(duì)列的方式。發(fā)送端的發(fā)送窗口用于保存已發(fā)送但未確認(rèn)的幀，在發(fā)送一個(gè)幀的同時(shí)，將該幀存入緩沖區(qū)，當(dāng)收到相應(yīng)的確認(rèn)后再?gòu)木彌_區(qū)中清除。接收端的接收窗口則指示準(zhǔn)備接收的幀的序號(hào)。發(fā)送端每發(fā)送一幀，就在緩沖區(qū)中保存一幀，當(dāng)緩沖區(qū)滿時(shí)，發(fā)送端不能繼續(xù)發(fā)送幀。在接收到確認(rèn)信號(hào)以后，已證實(shí)的幀從緩沖區(qū)中清除，則又可以進(jìn)

50、行后續(xù)幀的傳輸。第7章 分組交換網(wǎng) 鏈路層窗口是由系統(tǒng)參數(shù)K定義的，它表示DTE或DCE可以發(fā)送的未被證實(shí)的順序編號(hào)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)-1”(對(duì)于模8的情況即為“7”)。對(duì)于模 8的情況，I幀的順序編號(hào)總是由07這8個(gè)數(shù)字循環(huán)，我們可以把窗口看作是由一個(gè)圓的連續(xù)的八等分扇面組成，如圖7.11所示。每個(gè)1/8圓代表一個(gè)序號(hào)，并按順時(shí)針?lè)较蚓幪?hào)，圖中我們假定窗口尺寸K=3，最后接收到的I幀或S幀的N(R)=6，表示發(fā)送的編號(hào)為5及以前的幀已正確接收。我們把最后收到的幀的N(R)號(hào)作為窗口下沿，則窗口的上沿=N(R)+K-1=0(模8)(注意：此N(R

51、)是接收到的幀的N(R)，而不是發(fā)送幀中的N(R)，表示可以發(fā)送的I幀的編號(hào)是6、7、0。如果現(xiàn)在編號(hào)為 6、7的I幀已經(jīng)發(fā)送，則還可以繼續(xù)發(fā)送編號(hào)為0的I幀。第7章 分組交換網(wǎng) 當(dāng)發(fā)送的I幀的N(S)等于窗口的上沿時(shí)即停止發(fā)送(相當(dāng)于窗口關(guān)閉)，待接收到新的I幀或S幀，N(R)大于上一次的N(R)，則窗口的下沿按順時(shí)針?lè)较蛞频叫碌腘(R)(例如N(R)=7)，而窗口的上沿也同時(shí)按順時(shí)針?lè)较蛞苿?dòng)(例如上沿=1)，此時(shí)又可以繼續(xù)發(fā)送N(S)=1的I幀了。第7章 分組交換網(wǎng)圖7.11 滑動(dòng)窗口的描述12307654窗口下沿窗口上沿K3已發(fā)送但未證實(shí)的幀可繼續(xù)發(fā)送的幀第7章 分組交換網(wǎng) 以上我們討論

52、的是一個(gè)方向上的傳輸。實(shí)際上，在LAPB中，DTE和DCE之間是進(jìn)行雙向通信的，即每端都有兩個(gè)窗口，一個(gè)用于發(fā)送，一個(gè)用于接收，因此，在每個(gè)I幀中，都既有N(S)，又有N(R)，一方面表示自己所發(fā)送幀的序號(hào)，一方面要對(duì)對(duì)方的幀進(jìn)行確認(rèn)。 在接口兩側(cè)的DTE和DCE中都有窗口機(jī)制，它并不是一種特別的硬設(shè)備，而是實(shí)現(xiàn)I幀傳輸?shù)捻樞蚩刂频倪壿嬤^(guò)程。第7章 分組交換網(wǎng) 利用窗口機(jī)制可以獲得許多重要的功能，具體如下： (1) 有效地提高了線路的信息傳輸效率。如果我們發(fā)送一個(gè)I幀，等待對(duì)方給予確認(rèn)之后才決定是繼續(xù)發(fā)送下一個(gè)幀還是重發(fā)剛發(fā)過(guò)的幀，這樣在線路上將會(huì)有許多空閑的時(shí)間，線路傳輸能力不能得到充分的利

53、用。我們采用窗口機(jī)制，允許發(fā)送多個(gè)未被確認(rèn)的幀，這樣在等待對(duì)已發(fā)送幀的確認(rèn)的時(shí)候，線路仍然可以發(fā)送下一個(gè)幀，使線路的傳輸能力得到了充分的發(fā)揮。第7章 分組交換網(wǎng) (2) 保證了信息傳輸?shù)恼_性。窗口機(jī)制和幀的順序編號(hào)密切結(jié)合，對(duì)于接收到的幀的確認(rèn)，除了根據(jù)幀檢驗(yàn)(FCS)結(jié)果給予肯定或否定確認(rèn)之外，嚴(yán)格檢查幀的順序號(hào)的正確性，防止漏幀或重幀現(xiàn)象的發(fā)生，保證了信息傳輸?shù)陌踩浴?(3) 窗口機(jī)制為DCE和DTE提供了非常有效的流量控制手段。DCE或 DTE可以 通過(guò)停止或延緩發(fā)送確認(rèn)幀的辦法，停止或延緩對(duì)方I幀的發(fā)送，達(dá)到控制信息流量的目的。第7章 分組交換網(wǎng)7.2.4 分組層分組層 X.25的

54、分組層利用鏈路層提供的服務(wù)在DTE-DCE接口上交換分組。它是將一條邏輯鏈路按統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用的方法劃分為許多個(gè)邏輯信道，允許多臺(tái)計(jì)算機(jī)或終端同時(shí)使用高速的數(shù)據(jù)信道，以充分地利用邏輯鏈路的傳輸能力和交換機(jī)資源，實(shí)現(xiàn)通信能力和資源的按需分配。 第7章 分組交換網(wǎng) 具體講，分組層的功能如下： (1) 在X.25接口為每個(gè)用戶呼叫提供一個(gè)邏輯信道，并通過(guò)邏輯信道號(hào)LCN來(lái)區(qū)分同每個(gè)用戶呼叫有關(guān)的分組； (2) 為每個(gè)用戶的呼叫連接提供有效的分組傳輸，包括順序編號(hào)，分組的確認(rèn)和流量控制過(guò)程； (3) 提供交換虛電路SVC和永久虛電路PVC，提供建立和清除交換虛電路連接的方法； (4) 監(jiān)測(cè)和恢復(fù)分組層的差

55、錯(cuò)。第7章 分組交換網(wǎng) 1分組格式分組格式 X.25的分組層定義了每一種分組的類型和功能。分組的格式如圖7.12所示，它由分組頭和分組數(shù)據(jù)兩部分組成。圖7.12 分組格式87654321GFILCGNLCN分組類型識(shí)別符分組數(shù)據(jù)分組頭第7章 分組交換網(wǎng) 1) 通用格式識(shí)別符GFI GFI包含4 bit，為分組定義了一組通用功能。GFI的格式如圖7.13所示。圖7.13 GFI的格式 其中，Q比特用來(lái)區(qū)分傳輸?shù)姆纸M包含的是用戶數(shù)據(jù)還是控制信息，前者Q=0，后者Q=1。D比特用來(lái)區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)分組的確認(rèn)方式，D=0表示數(shù)據(jù)分組由本地確認(rèn)(DTE-DCE接口上確認(rèn))， D=1表示數(shù)據(jù)分組進(jìn)行端到端(DTE

56、-DTE)確認(rèn)。 SS=01表示按模8方式工作， SS=10表示按模128方式工作。Q D S S 8 7 6 5 第7章 分組交換網(wǎng) 2) 邏輯信道群號(hào)LCGN和邏輯信道號(hào)LCN 邏輯信道群號(hào)LCGN和邏輯信道號(hào)LCN共12 bit，用于區(qū)分DTE-DCE接口上許多不同的邏輯信道。 X.25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，各群用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。除了第0號(hào)邏輯信道有專門的用途外(為所有虛電路的診斷分組保留)，其余4095條邏輯信道可分配給虛電路使用。第7章 分組交換網(wǎng) 3) 分組類型識(shí)別符 由一個(gè)8 bit組組成，用來(lái)區(qū)分各

57、種不同的分組。X.25的分組層共定義了四大類30個(gè)分組。表表7.3 X.25的分組類型的分組類型類 型 DTE-DCE DCE-DTE 功 能 呼叫建立分組 呼叫請(qǐng)求 呼叫接受 入呼叫 呼叫連接 建立 SVC 數(shù)據(jù)分組 DTE 數(shù)據(jù) DCE 數(shù)據(jù) 傳送用戶數(shù)據(jù) 流量控制分組 DTE RR DTE RNR DTE REJ DCE RR DCE RNR 流量控制 中斷分組 DTE 中斷 DTE 中斷證實(shí) DCE 中斷 DCE 中斷證實(shí) 加速傳送重要數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)傳送分組 登記分組 登記請(qǐng)求 登記證實(shí) 申請(qǐng)或停止可選業(yè)務(wù) 復(fù)位分組 復(fù)位請(qǐng)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) VC

58、重啟動(dòng)分組 重啟動(dòng)請(qǐng)求 DTE 重啟動(dòng)證實(shí) 重啟動(dòng)指示 DCE 重啟動(dòng)證實(shí) 重啟動(dòng)所有 VC 恢復(fù) 分組 診斷分組 診斷 診斷 呼叫清除分組 清除請(qǐng)求 DTE 清除證實(shí) 清除指示 DCE 清除證實(shí) 釋放 SVC 第7章 分組交換網(wǎng) 2分組層操作過(guò)程分組層操作過(guò)程 分組層定義了DTE和DCE之間傳輸分組的過(guò)程。分組層的操作分為三個(gè)階段：呼叫建立、數(shù)據(jù)傳輸和呼叫清除。 如前所述，X.25支持兩類虛電路連接：交換虛電路(SVC)和永久虛電路(PVC)。SVC要在每次通信時(shí)建立虛電路，而PVC是由運(yùn)營(yíng)商設(shè)置好的，不需要每次建立。因此， 對(duì)于SVC，分組層的操作包括三個(gè)階段；而對(duì)于PVC，只有數(shù)據(jù)傳輸階

59、段的操作。第7章 分組交換網(wǎng) 1) SVC呼叫建立過(guò)程 當(dāng)主叫DTE1想要建立虛呼叫時(shí)，它就在至交換機(jī)A的線路上選擇一個(gè)邏輯信道(圖中為253)，發(fā)送“呼叫請(qǐng)求”分組，格式如圖7.14所示。該“呼叫請(qǐng)求”分組中包含了可供分配的高端LCN和被叫DTE地址。圖7.14 呼叫請(qǐng)求分組格式GFI LCGN LCN 0 0 0 0 1 0 1 1 主叫 DTE 地址長(zhǎng)度 被叫 DTE 地址長(zhǎng)度 被叫 DTE 地址 被叫 DTE 地址 0 0 0 0 主叫 DTE 地址 主叫 DTE 地址 0 0 0 0 其他信息 第7章 分組交換網(wǎng) 前三個(gè)字節(jié)為分組頭，GFI、LCGN、LCN的意義如前所述，第三個(gè)字節(jié)

60、分組類型識(shí)別符為00001011，表示這是一個(gè)呼叫請(qǐng)求分組。在數(shù)據(jù)部分包含有詳細(xì)的被叫DTE地址和主叫DTE地址。 正常的呼叫建立過(guò)程如圖7.15所示。呼叫請(qǐng)求分組發(fā)送到本地DCE，由本地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)交換到遠(yuǎn)端DCE，由遠(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?！昂艚姓?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)端DCE選擇的LCN和主叫DTE選擇的LCN可以不同。第7章 分組交換網(wǎng)圖7.15 呼叫建立過(guò)程呼叫請(qǐng)求建立入呼叫呼叫接受接受呼叫連接DTE1(主叫