第六章分组交换要点课件

第六章 分组交换第六章第六章 主要内容主要内容6.1 分组交换基本概念分组交换基本概念6.2 x.25协议协议6.3 分组交换机分组交换机作业作业6.1 分组交换基本概念6.1.1 分组通信协议分组通信分组通信系统系统组成组成1.终端用户2.分组交换网3.协议计算机I/O外设DTE分组交换机(节点机)通信链路接口协议:DTE 交换网 UNI网内协议:节点机之间 NNI终端用户网内协议接口协议终端用户图6.1.1分组通信系统概念示意x.25 DTE DCEDCE模拟通道 MODEM数字通道 多路复用器或数字信道接口设备接口协议x.25 虚电路方式分组终端 PT 具备x.25协议处理能力非分组终端 NPT 字符方式终端 发送接收起止式字符 异步通信方式PAD Packet Assembler Disassembler 分组装拆设备 用户协议 x.25协议x.3/x.28/x.29 3x协议协议x.3 描述PAD功能及其控制参数x.28 PAD 本地字符型终端协议x.29 PAD 远端DTE协议PADX.25网络DTE字符方式终端x.3分组流x.28x.29(PT)分组流图6.1.2 字符型终端的PAD接入CCITT定义 分组交换网国际互连时网间接口X.75建设网内协议：X.25或x.75基础上修改而成用户协议协议转换 PAD X.25接口协议接口接口协议X.25X.25接口协议网内协议接口x.25用户协议（）6.1.3分组通信系统的类协议6.1.2 6.1.2 分组传送方式分组传送方式种方式虚电路：沿预先建立路径传送分组带逻辑信道号（）有序数据报：每个分组带目的地址 独立选路无序每个物理通路可包含若干个逻辑信道呼叫建立时节点机建立一张呼叫入链路LCN和出链路LCN 对照表传送分组时查表即可确定路由条虚电路H1-A-B-E-H5H1-A-B-D-H4H2-B-D-E-H5H3-C-E-D-H4H1-A-B-C-E-H5BCEADH1H5H3H4H2(a)H10B0H11B1H12B2A0E0A1D0H20D1A2C0B 0 H4 0B 1 E0E 0 H4 1B0H50D0H51C0D0C1H52H3 0E0B0E1ABCDE入出入入入入出出出出(b)H1ABCEH522012(c)图6.1.4虚电路传送方式示例 虚电路 数据报虚电路 1 2数据报 3(不用)4网络内部组合接入段表6.1.1分组传送的组合方式6.1.3 分组交换网1.网络结构国际出入口局一级交换中心二级交换中心集中器终端用户图6.1.5分组交换网典型结构一级交换网络一级交换网络由中继节点组成由中继节点组成,不接用户线不接用户线,只处理中继只处理中继 传送协议传送协议,称为汇接点称为汇接点,各个相各个相连连网状网网状网.二级交换网络二级交换网络由连接用户由连接用户级级的交换机构成的交换机构成,任一交换机任一交换机应与至少两个汇接点相连应与至少两个汇接点相连我国93年组建CHINA PAC 汇接点为北京、上海、南京、广州、武汉、成都、西安、沈阳。北京、上海、广州还是国际出入口局。全国集中管理，网管中心在北京2.编号计划编号计划P 0 网间呼叫字冠 DNIC 数据网络识别码DCC 3DCC 3位位 460(460(中国中国)网号网号 1 1位位(2-3(2-3位位)识别具体终端用户识别具体终端用户DCC DCC 数据国家代码数据国家代码Z Z 国际区域码国际区域码NTN NTN 网络终端编号网络终端编号 NN NN 国内编号国内编号区域码区域码+网络设备端口号网络设备端口号+子地址子地址（该终端同时建立的不同的虚该终端同时建立的不同的虚电电路路）P Z X X X X X X X X X X X X Xx.121x.121建议建议 1414位十进制数字位十进制数字构构成成前缀前缀DNICDNICNTNNTNDCCDCCNNNN网网号号子地址子地址图6.1.6 分组交换网编号格式6.2 X.25协议6.2.1 协议分层结构高层分组层数据链路层物理层分组层数据链路层物理层至远端至远端DTEDTE进程进程HDLCHDLCX.21/V.24X.21/V.24DTEDTEDCEDCEX.25X.25图图6.2.1 x.256.2.1 x.25协议分协议分层层结构结构第一层第一层物理层物理层 x.21 x.21 数字传输信道数字传输信道 ,接口功能多接口功能多,接口线少接口线少v.24v.24或或RS-232 RS-232 模拟传输信道模拟传输信道 第二层 数据链路层 处理对象帧 HDLC规程 7号信令的第二级类似第三层 分组层 OSI网络层 可建立多条逻辑信道,实现 资源共享。x.25数据链路层只支持点到点接入配置,因此网络层功能相当简单。6.2.2 链路配置和帧结构1.1.平衡型链路接入协议平衡型链路接入协议LAP:Link Access ProtocolLAP:Link Access ProtocolLAPA:Link Access Protocol BalanceclLAPA:Link Access Protocol BalanceclHDLCHDLC子集子集HDLCHDLC支持两种链路配置支持两种链路配置非平衡配置非平衡配置平衡配置平衡配置主站主站次站次站次站次站复复合站合站主站主站次站次站命令命令响应响应命令命令响应响应点到点链路点到点链路点到多点链路点到多点链路(a)(a)非平衡配置非平衡配置复复合站合站命令命令响应响应(b)(b)平衡配置平衡配置图图6.2.2 6.2.2 链路配置方式链路配置方式非平衡配置的两种数据传送方式非平衡配置的两种数据传送方式正常响应方式正常响应方式 NRMNRM异步响应方式异步响应方式 ARMARMNRM:NRM:主主 次数据次数据(poll)(poll)探询命令帧探询命令帧次次 主主(响应帧响应帧)ARM:ARM:次次 主主(响应帧响应帧)主站负责链路初始化主站负责链路初始化,差错恢复和断开等全局功能差错恢复和断开等全局功能平衡配置平衡配置:一种数据传送方式一种数据传送方式异步平衡方式异步平衡方式ABMABM平衡配置平衡配置LAPBLAPBSARMSARM置异步平衡方式命令建立链路置异步平衡方式命令建立链路2.帧结构 F01111110A C IFCS F01111110 8 88 88 88 88 81616N N8 816161 11 11 1 8 81 1比特数比特数1 18 8图图6.2.3 6.2.3 数据链路层帧结构数据链路层帧结构F:F:定界定界标志标志 7 7个以上连个以上连1,1,当前帧作废当前帧作废.1515个连个连1,1,链路进入空闲链路进入空闲 状态状态.正常工作状态正常工作状态,没有数据传送没有数据传送,发连续发连续F.F.FCS:FCS:帧校验序列帧校验序列I I：信息字段信息字段,装载分组层数据分组装载分组层数据分组A:A:地址字段地址字段C:C:控制字段控制字段HDLCHDLC规定规定:非平衡配置中非平衡配置中 A A字段字段 次站地址次站地址.除全除全0 0和全和全1 1外共外共254254个个平衡配置中平衡配置中 A A字段字段 响应站地址响应站地址A A地址地址 DTEDTEB B地址地址 DCEDCE次站主站 主站 次站命令命令 地址地址=A=A响应响应 地址地址=A=A 命令命令 地址地址=B =B 响应响应 地址地址=B=BDTEDTEDCEDCE图图6.2.4 x.256.2.4 x.25帧地址字段含义帧地址字段含义A,BA,B是链路层地址是链路层地址,并非并非网络层地址与目网络层地址与目的的DTEDTE及及选路无关。选路无关。目目的的DTEDTE地址地址置于置于数据分组数据分组(I(I字段字段)之之中中。地址支持编码87654321十六进制值链路配置AB0000001100000001 03 01单链路CD0000111100000111 0F 07多链路表表6.2.16.2.1帧地址字段编码帧地址字段编码控制字段比特 87654321信息(I)帧N(R)PN(S)0监控(S)帧N(R)P/FSS01无编码(o)帧MMM P/FMM1 1表6.2.2控制字段格式编码(1)信息帧(I帧)标志 比特1 ”0”N(S)N(R)FSN BSN 帧接收的肯定证实作用N(R)下一期望接收的帧号=BSN+1N(S)本帧帧号帧号范围07(模8)基本方式模128 扩充方式(2)监控帧(S帧)识别标志:比特2和1 “01”保证I帧正确传送3种(SS)区别接收就绪(RR)没有I帧发送时向对端发肯定证实消息接收未就绪(RNR)流量控制 通知对端暂停发I帧消息拒绝帧(REJ)重发请求监控帧均有N(R)但没N(S)即可为命令帧 又可为响应帧(反映本端链路状态)(3)无编号帧(U帧)识别标志:比特2和1 “11”控制链路建立和断开5种(MMMMM)区分置异步平衡方式 SABM断链 DISC 断链 DM 无编号确认 UA帧拒绝 FRMR命令帧对前两个命令帧肯定和否定响应表示收到语法正确但语义不正确帧它将引起链路复原另一U帧 SABME 链路为模128扩充方式U帧除FRMR外均无I字段P/F(poll/final)探询/最终命令帧 P位 响应帧 F位P/F=0 该位不起作用P=1探询对端状态F=1表示本帧对刚才P=1命令帧响应多点非平衡配置情况多点非平衡配置情况帧 “地址,帧名(N(S)N(R),P/F”主站次站次站命令响应B,RR(0),P如有信息可发送B,RR(4)C,RR(0)PB,I(0,0)B,I(1,0)B,I(2,0)B,I(3,0)FC.RR(0)F最终信息发完确认帧C站无信息需发送也必须应答主站A次站B，C图图6.2.5P/F比特功能示例比特功能示例X.25点对点平衡配置 P/F两个复合站之间的问答关系P=1 令对端立即予以确认并告之状态P=0 对端可暂时不回送确认信息,有信息发送时通过I帧捎带确认F=0 主动报告 F=1 对本端命令的回答6.2.3 数据链路层功能数据链路层功能3个阶段链路建立信息传送链路断开1.链路的建立和断开启动建立前,确保两方已断链方法(1)任一方发起断链(2)DCE主动发DM响应帧,报告链路 断开,收到对方响应,证实已断开链路建立时,任一方发SABM命令帧对方发UA 建立成功对方发DM 未建立断链过程,任一方发DISC命令帧对方处于信息传送状态则回UA帧对方已断链 则回DM响应帧DTEDCEB,SABM,PB,DISC,PB,DMB,UA,FB,DM,F数据发送链路建立链路断开图6.2.6 链路建立和断开过程示列2.差错校正和流量控制 N(S)和N(R)I,S帧中(1)差错校正 采用 肯定/否定 证实,重发纠错方法非法帧,出错帧 丢弃帧号跳号 发REJ帧通知对端重发 定时重发功能 即在超时未收到肯定证实时,发端将自动重发(2)流量控制1滑动窗口控制技术 控制参数是窗口尺寸K 1K7K表示最多可以发送多少个未被证实的I帧设N（R）是I帧和监控帧证实帧号则本端可以发送的I帧的最大序号为 N（R）+K-1（mod8）窗口上沿任一方延缓发送证实帧,强制对方延缓发送I帧,达到流量控制目的2直接的拥塞控制方法任一方接收拥塞（忙）状态，发RNR监控帧对方收到RNR帧后，停发I帧“忙”状态消除后，发RR或REJ通知对方3 链路复位 收到协议出错帧或FRMR帧 即遇到无法通过重发予以校正的错帧时，自动启动链路建立过程，使链路恢复初始状态，两端发送的I帧和S帧N（S）N（R）值恢复为零DTEDCEB，I（0，0）B，I（1，0）窗口下沿2 3B，I（2，0）B，I（0，0）B，I（3，0）窗口满暂停发送窗口下沿3 6B，I（4，0）对端忙暂停发送恢复发送窗口下沿6 7B，I（5，0）B，I（6，0）B，RR（1）B，RR（4）A，RNR（4）A，RR（5）图6.2.7 数据链路层的流量控制DTEDCEDCE启动复位DCE请求DTE启动复位DCE收到FRMR后启动复位SABMUAUASABMFRMRDMUAFRMRSABM图6.2.8 数据链路复位K=36.2.4 分组层功能利用数据链路层提供的可靠传送服务，完成虚呼叫的分组数据通信两类虚连接：SVC PVCsvc三个阶段数据传送呼叫清除PVC 只含数据传输阶段呼叫建立1.虚电路和逻辑信道X.25规定，一条数据链路 16个逻辑信道群，各群用群号LCGN区分每群256条逻辑信道，用信道号LCN区分，共4096个时隙，0信道有专门用途。其余4095条逻辑信道可分配给虚电路使用逻辑信道：虚电路在用户接入段上的一个子通道虚电路：本端DTE至远端DTE端到端的连接逻辑信道具有4个状态：就绪，呼叫建立，数据传送和呼叫清除2.分组格式和类型分组I字段分组头分组数据GFILCGNLCN分组类型识别符8541Q D S S8 7 5 6图6.2.9分组头格式图6.2.10GFI格式LCGN+LCN 标识分组对应的逻辑信道分组类型识别符：标识该分组的类型GFI：通用格式识别符Q比特：限定符（Qualifier）比特，指示传输的分组是用户数据Q=0 还是控制信息Q=1（PAD之间，PAD和远端分组终端之间 传送的信息，称为PAD报文。D比特：送达证实（delivery confirmation）D=0 本地DCE证实，本地DTE发出的数据分组，被叫侧DCE转发 数据，由被叫侧DTE证实。D=1 远端DTE证实DTE数据证实数据证实DCEDCEDTEX.25图6.2.11数据分组的两种证实方式SS比特：模式比特，指示分组的顺序号范围是模8还是模128 SS=01 模8 分组数据最大长度128字节 SS=10 模1284大类 30个分组 DTE DCE DCE DTE 功能1.呼叫建立分组呼叫请求呼叫接收入呼叫呼叫连接建立SVCD=0D=0D=0D=14大类 30个分组 DTE DCE DCE DTE 功能2.数据传送分组数据分组DTE数据DTE数据 传送用户数据流量控制分组DTERRDTERNRDTEREJDCERRDCERNR流量控制中断分组DTE中断DTE中断证实DCE中断DCE中断证实加速传送重要数据登记分组 登记要求 登记证实 申请或停止可选 业务3.恢复分组复位分组复位请求DTE复位证实复位指示DCE复位证实复位一个VC重启动分组重启动请求DTE重启动证实重启动指示DCE重启动证实重启动所有VC诊断分组诊断诊断4大类 30个分组 DTE DCE DCE DTE 功能4.呼叫清除分组清除请求DTE清除证实DCE清除证实清除指示释放SVC3.数据传送过程和流量控制数据分组3个重要参数：P（S），P（R），M 置于分组头的分组类型标识符中P（R）MP（S）08 6 5 4 2 1图6.2.12 数据分组的分组类型标识符P（S）数据分组序号P（R）期望接收序号M 后续数据比特，用于用户报文分段流量控制机制：滑动窗口技术 标准窗口大小为2 RNR分组表示接收端忙分组层控制的是某一个逻辑信道流量链路层控制的是DTE DCE接口上总的流量中断分组 用来发送紧急数据，每次只能发送一个中断分组，且分 组用户数据 的长度只能是一个字节,必需收到远端DTE 发回的中断证实后才能发送下一个中断分组。REJ分组请求发端重发，如果没有REJ分组，发现分组序号跳号 时，执行复位过程4.复位和重启动复位：协议错误，终端不相容等无法重发校正的差错时，使VC回复初始状态，P（S）=P（R）=0窗口下沿回零重启动：DTE或网络发生严重故障清除接口上所有SVC，复位PVC清除和复位差别：复位时VC 仍为数据传送状态，清除时就绪状态。诊断分组供DCE问DTE指示复位，重启动和清除分组不能指示的一些出错信息，供DTE高层分析和处理。6.3 分组交换机6.3.1功能结构和系统性能1.功能结构 4个主要部件组成物理层接口链路层接口分组交换模块网络管理模块网络管理模块分组交换模块链路层接口链路层接口链路层接口链路层接口物理接口物理接口物理接口物理接口图6.3.1分组交换机功能结构（1）物理层接口网络节点间中继线接口DTE接入线接口最常用 x.21bis与V.24 兼容电气接口V.28，RS-232 支持19.2kbit/s链路速率另一重要接口 x.21高速物理层接口 电气接口采用V.10或V.11。支持10Mbit/s链路速率中继接口V.35 48Kbit/s 在7号信令独立式STP设备和一些计算机x.25接口中采用物理链路实际速率和距离有关物理链路实际速率和距离有关实线连接时，RS-232的X.21bis 100m 最高9.6kbit/s增设线路驱动器后 6km 19.2kbit/s 进一步增加距离 采用modem V.26 V.27 V.29 V.322.44.81.29.6(kbit/s)另一种直接用数字电路，低速链路复用成G.703 2Mbit/s接口进行中继传送。(2)链路层接口 x.25协议第二层全部或部分功能（3）分组交换模块 主要任务：路由选择 即从链路层接口接收分组，确定出向路由，然后将其转送至相应的链路层接口发送出去两类：1.对分组“透明交换”：适用数据报2.对分组进行严格检查：适用虚电路网络同时进行网络层协议流量控制（4）网络管理模块：配合网管中心，完成网元管理功能2.系统性能5个指标（1）交换机速率吞吐量 500分组/秒 高速率交换机(2)链路速率 64kbit/s 高速率链路(3)并发虚呼叫数 指交换机可以同时处理的虚呼叫数（4）可靠性 硬件软件（5）可利用度 交换机运行时间比例和硬件故障的平均修复 时间，软件故障的平均恢复时间有关。6.3.2路由选择 （网络提供功能）1.路由选择原则和方法基本原则：1.选择性能最佳传送路径，即最重要端到端传送时延。2.网内业务量尽可能均衡，充分提高网络资源利用率。3.故障恢复能力 当网络出现故障时，自动选择迂回路由。路由选择方法3个要素路由选择准则：确定准则参数和参数的测量方法，选定的路由应使参数最小化路由选择算法：由各段链路测得的准则参数计算得最佳路由路由选择协议：链路准则参数变化信息的传递方式，属 网络协议的一部分路由选择准则划分 最短路径法 最小时延法 定义复杂 最低费用法（由链路长度，数据率传送时延，链路差错率，是否要保密等一个或多个因素综合确定）路由选择对网络变换的适应性静态法：固定路由表动态法：路由表随网络负荷变化和网络拓扑变化动态调整路由表调整方式分布式：由各个交换节点收到网络 变化信息自动调整路由表集中式：各点变化集中传到网控中心（NCC）由NCC统一调整路由表后下载到各节点2.静态法（1)洪泛(flooding)法 节点机收到一个分组，如果目的节点不是本节点，就将其转发 到所有邻接节点，最终该分组必到达目的节点，最早到达的分组 历经的必定是一条最佳路由，其他路径到达的将被放弃。为避免发生环路，任何中间节点发现同一分组第二次进入时，即予以丢弃。2.无效负荷剧增，导致网络拥塞，一般用于可靠性很高的军用网特点特点：1.方法简单(2)固定路由表法 每个节点设置一张路由表，路由表中每一个目的地设置有多条路由，每条路由赋予一个选择概率，概率越大表示最小时延的可能性越大。当一个分组到达时，节点产生0，1均匀分布的随机数，根据此随机数和选择概率确定路由。设到K节点分组的目的地为A，根据K节点生成的随机数RND的值确定路由。0.00RND0.40 选择路由L10.41RND0.90 选择路由L20.91RND0.99 选择路由L3ABCLPKMNEDL4L2L3L1目的地路由概率路由概率路由概率AL10.40L20.50L30.10BL10.30L20.35L30.35缺点：不能适应由于故障等原因引起的网络拓扑的变化图6.3.2固定路由表选择路由示例3.动态法动态法（1）路由选择算法minD=diRi iRiD源节点 目的节点端对端的选路准则参数di：各段链路准则参数D，d（距离，时延，费用）Ri：源节点 目的节点任一条路由直接求解法：计算量大 迭代法：逐段选取链路，每选一段链路为一个决策，整个选路过程是多阶段决策问题。动态规划动态规划 基于最优化原理指出，若X A最佳路由是X B C A则其任一前部子路由X B C，必定是X C的最佳路由，同样任一后部子路由B C A，必定是B A的最佳路由动态规划两类求解方法1.源点出发 目的地方向搜索，前向搜索法2.后向搜索法：目的地 源点A B最佳路由与B A最佳路由是不一样的（1）前向搜索法前向搜索法：从源点出发由近及远确定至各节点 的最佳路由，每确定一个最佳子路由，把该子路由终节点的邻接点纳入搜索范围，逐步扩大搜索范围，直至覆盖整个网络，找出源点至各点的路由。S：为考察的源节点 Ai:为节点i的邻接点集合P：为当前搜索节点的集合Q：为已确定最佳路由的节点集合F：为除源节点外网络所有节点的集合d(i,j):为相邻节点i,j间链路的准则参数值（称为“参数距离”）D（v）：为当前S至V路由的最小参数距离（D（S）=0）记前向搜索算法：step 0:初始化置P0=As;Q0=D(v)=d(s,v)vP0;K=0;step 1:确定节点W，满足：D(w)=minD(v)vPkQk=Qk+w Pk=Pk-w(已经找到s w的最佳路由，其参数距离为D(w)如果 Qk=F 则算法结束 step 2：确定w的所有尚未确定最佳路由的邻接点UU=u|uAw且uQk 修正D（u）值D（u）=minD（u）,D(w)+d(w,u)step3:确定集合U中尚未内纳入检索范围的子集=|U且PK扩大检索范围Pk=Pk+,K=k+1,goto step11243565231231152图6.3.3路由选择算法的网络示例假设节点1为源节点 初始检索范围2，3，4序号QkPkwD(2)D(3)D(4)D(5)D(6)01234544,54,5,24,5,2,34,5,2,3,62,3,42,3,52,3,63,6645236221 25431 4 5 31 41 4 5441 4 5 6124356K=0D(4)=1 K=1 D(5)=.2K=2K=3K=4D(2)=2 2 2D(3)=5 4 3 3D(6)=.4 4 4 图图6.3.4前向搜索选路过程前向搜索选路过程前向搜索法特点:必须知道全网节点的拓扑结构和各链路参数，适合集中式动态路由选择。分布式选路，每个节点必须保存全网拓扑数据，且每条链路变化信息必须广播发送给网络所有节点。（2）后向搜索法）后向搜索法节点v的所有邻接点w到目的地点最佳路由已知，搜索这些邻接点就可获得v至目的点的最佳路由。初始化时，后向搜索法步骤step0:初始化，令D(V)=Ve step1:对所有的Ve按式6.3.3计算D(V)，n,反复执行step1直至所有D(V)稳定为止，得到各点至目的点e的最短距离及其后续节点，将各后续节点顺序排列起来就得到最佳路径。表6.3.2 后向搜索法路由选择算法过程23456初始化 12(,)(1,2)(1,2)(,)(1,5)(5,3)(,)(1,1)(1,1)(,)(4,2)(4,2)(,)(5,4)(5,4)（n,D(V)）k节点6到1的最佳路由6 5 4 1，为相应各点后续节点n的串接后向搜索法中，适合分布式动态选路，各节点只要知道其邻接点D(w)即可进行计算每个节点只需保存两个向量Di=di1diNNi=ni1niNDi ：为节点i的当前最佳路由参数距离向量dij：为节点i到j的当前最佳路由参数距离(dii=0)Ni：为节点i的后续节点向量nij：为节点i到j的当前最佳路由上的第二个节点N：为网络中的节点总数每次信息传送时，每个节点只要将Di向量传送给它的所有邻接点，即可，但Di需多次迭代，才能是最佳路由的参数距离，因此对网络变化的跟踪速度比较慢后向搜索法信息传送间隔较短 ARPANET 128ms前向搜索法信息传送间隔较长 10s(2)参数距离的测量 d=Qp d为链路时延 Qp为链路等待队列分组数 d=Qp+B B为链路偏移值 优先级高B较小 d=（Qb/VL）F+D Qb为链路等待队列的比特数 D为分组节点处理时延 取固定值如25ms VL链路数据速率 F1 重发时延而加入的因子 时戳（timestamp）法 ARPANET网使用 每个分组进入节点时打上时戳TS收，离开时TS发 实际时延：d=TS发-TS收+b/VL+TPb为该分组比特数Tp为链路的传播时间（取决于链路长度和媒体性质）作为网络参数传送的是该时延的平均值，ARPANET网中每10s广播发送一次，d是10s没所有发送分组的平均值。(3).集中式动态路由选择实际网络中 集中式 结合 综合式选路方法 分布式集中式：精确计算稳定路由表分布式：对网络变化迅速作出局部反应，其对路由表的 调整不是很精确，NCC(网控中心)予以全局调整 4.虚电路呼叫的路由选择终端BDCGEFA终端故障点原始虚电路 清除指示 新连接的虚电路图6.3.5虚电路重连接过程过程：网络故障点的邻接点检测到问题后，分别向源节点和终节点发送清除指示分组。源节点收到清除分组后，根据携带的清除原因和诊断码 知道是重连接，就自动发起新的呼叫请求 建立一个新的替换虚电路，所有未被证实的分组将沿新的 虚电路发往终节点。6.3.3 流量控制流量控制1.流量控制的作用电路交换：立即损失制，交换机处理机过负荷时，才进行流量 控制，限制用户发话话务量。分组交换：时延损失制。3方面作用（1）防止因过载导致网络吞吐量下降和传送时延的增加 流量控制主要作用是在高输入负载时保证网络的安 全运行，但是其实现是有一定代价的。理想曲线实际流量控制无流量控制输入负载吞吐量拥塞死锁45图6.3.6网络吞吐量与负载的关系（2）避免网络死锁3种类型直接死锁 节点A缓冲器放满 B的分组 节点B缓冲器放满 A的分组当分组到达对方时，由于缓冲器满都将被丢弃，发送方收不到确认分组，只能不断重发，缓冲器始终不能释放，不能接收新的分组造成AB节点互相僵持等待。间接死锁 任一节点都接收不到邻接点发来的分组AB(a)直接死锁直接死锁ADBC发往C发往D发往A发往B(b)间接死锁A1A2B1B2C1B3C2C3C4A3ABC终端装配死锁(c)装配死锁终节点C从不同的邻接点收到属于不同报文的若干个分组,当缓冲器满时,任一报文都未到齐,节点C既不能将这些分组送给目的终端,又不能接收新的分组,造成死锁.流量控制采用缓冲器划分和占用率控制方法来解决死锁问题.(3)公平分配网络资源不让某一终端数据速率远大于另一终端,避免争用节点缓冲器,空间过程中,让某一终端占上风,导致其所有的网络吞吐量远大于另一终端.2.分段流量控制机制DTEDTEDCEDCE端到端级接入级沿到沿级段级图6.3.8分段流量控制机制(1)段级:作用是防止出现局部的节点缓冲区拥塞和死锁链路段级:相邻两个节点之间流量控制虚电路段级:相邻两个节点间每条虚电路流量控制(2)沿到沿级:网络源节点到网络终节点之间流量控制,防止终节点 缓冲区出现拥塞.(3)接入级:控制进网的业务量,防止网络发生拥塞.(4)端到端级:防止用户缓冲区出现拥塞.链路段级和接入级为数据链路层控制.虚电路段级和沿到沿级为网络层控制.端到端级为运输层控制.3.流量控制方法目标:能有效控制拥塞,本身的开销又比较小.(1)信道队列限制法(适用段级流量控制)原理:每个节点设置若干个队列,这些队列共享一个缓冲区池,节点监视这些队列的占用情况,若占用超过规定的门限值,后续到达的转发分组就予以放弃.队列的两种设置方式 按发送链路设置 ARPANET 按虚电路设置:控制处于拥塞状态的虚电路 TYMNET(美国)TRANSPAC(法国)一个队列对应一条链路,可对链路流量进行控制,可避免直接死锁,但不能解决间接死琐.因为A B队列已满时,有公共缓冲区仍可接收A B分组,但若分组是到目的地C,而B C队列已满,该分组还是要被丢弃.(2)预约缓冲区法(沿到沿流量控制)可避免装配死琐 规定源节点在发送报文之前必须先问目的节点申请缓冲空间,目的节点如有足够空间可供分配就向源节点发送”准备接收”的应答分组,然后源节点才能向目的节点发送预约数目的分组.(3)许可证法(接入级流量控制)根据全网通信量限额控制用户入网通信量,全网通信量用许可证发放总量控制.实验证明,当网络节点为N时,许可证总数为3N的效果最佳。许可证标志空载/满载编号分组空载时无此段图6.3.10许可证格式源节点目的节点REQ(请求缓冲空间)ALL”分配”分组RFNM(准备下一报文)RFNMGive Back(归还分组)保留8个分组缓冲区报文分组报文分组收齐,装配 终端图6.3.9预约缓冲区法流量控制释放已分配缓冲空间ARPANET6.3.4分组交换机示例分组交换机示例中国分组交换主干网CHINAPC使用DPN-100分组交换设备。1.硬件结构两种模块AM接入模块：负责DTE接入，完成物理接口和链路层接口功能。RM资源模块：负责中继线控制和分组在网络中 的传送控制Link链接线-连接AM和RM用户线Line 速率64kbit/s Link线 256kbit/s 中继线 2.048Mbit/sRMAMAMAMAMAMLinkLink接用户接用户接用户接用户接用户LinklinelineAM群集至其他交换机Trunk图6.3.11AM-RM模块连接关系AM主要功能：主要功能：用户接入的协议支持：x.25,x.3/x.28/x.29,x.32 (PSTN和CSPDN接入)，x.31(ISDN接入)和帧中继接入，此外还可支持多种IBM协议和特殊应用接入 协议。数据集中：支持远端用户的接入本局交换：位于同一AM中或同一AM群集中的主被叫用户之间 的数据交换。虚电路控制：虚由路端节点的控制功能。其他功能：分组装拆，速率匹配，计费和链路的负载平衡等。RM主要功能主要功能：呼叫建立，路由选择，中继线控制，链路和中继 线的负载平衡以及网络管理。AM RM硬件结构硬件结构：双总线连接的多处理机结构，共享公共存储单 元并配有硬盘。PE处理单元处理单元：80386或80286微处理器，EPROM本地存储器和 总线接口。SPE服务器：服务器：（在RM中）提供网络服务，呼叫建立时完成用户 地址至路由标识的转换。OPE ：负责软件和数据装载，并提供网管系统接口。CMCMLinePELinePETrunkPEOPEPIPIPIDISKPIAB图6.3.12AM/RM模块结构双公用总线DPN-100大容量交换机另增中继模块（TM），分担RM功能。SPERMTMDMS总线NLMAM用户线NLM网络链接模块DMS高速数据总线模块，提高RM-AM吞吐量至其他交换机图6.3.13 DPN-100大型交换机结构2.软件结构 局用软件 链接和中继线软件 服务器软件 接入协议软件 网络管理软件操作系统（内核）无连接子网虚电路应用操作系统：提供进程创建、消息发送、管理等功能和硬件接口。无连接子网层：控制网络路由，支持网络中两个运程进程之间的 分组通信。虚电路层：保证源终节点分组通信的有序性，并提供端到端流量 控制和差错恢复。应用层：提供终端用户服务，如x.25等。3.路由选择 网内采用数据报方式传递分组。分组接收顺序性由网络终节点的虚电路层保证。分级路由选择方案每个虚电路终端用户3级标识识别：RID-MID-PIDRID：RM标识符。MID：AM标识符。PID：AM中哪一个用户进程。分层选路优点：每层的路由选择表局限于某一范围，路由表规模 较小，网络配置变化时路由表的更新较简单。RM中只需设置向网络中其他RM发送分组的RID路由表，和与该RM相关的AM群集的MID路由表。AM：只设置和该AM中PE对应的PID路由表，以及至同一群集中其他AM的MID的路由表。PRID备用MID路由等级类型S-code发送顺序号PID信用证接收顺序号P：优先级 S-code：特定码图图6.3.15 DPN-100网内网内分组头格式分组头格式最短路径路由选择算法：路径度量参数：中继线带宽和RM间中继线数量的函数网内每个模块都有一个软进程自动计算该模块使用的路由表，形成一分布式路由表数据库。新的设备加入 引起网络拓扑结构改变时，相关模块相互交换 拓扑结构变化信息重新计算路由表。中继线发生故障4.呼叫建立过程 两项任务：1.建立主被叫用户之间的虚电路联系，完成呼叫建立 请求和证实分组的传递 2.将被叫地址翻译成RID-MID-PID路由标识，在主 被叫之间传递对方的路由标识，以便在其后的数据传 送阶段据此进行路由选择。首先：主叫DTE AM DNA数据网络地址 AM RM （x.121编号或E.16编号）RM SPE中“源呼叫路由器”程序，确定被叫DTE位于 哪个RM，然后将该RM的RID置入呼叫请求 分组头部。呼叫请求分组（被叫DTE DNA）链接线呼叫请求RM 检索RID路由表送出请求分组RM终接点收到该分组 SPE“目的呼叫路由器”服务程序 确定被叫DTE所属的AM并将MID 置入呼叫请求分组头部。RM检索MID 路由表将此分组 目的AM。目的AM 确定目的用户线PE,创建一个虚电路进程处理 该呼叫。该进程由PID标识，发入呼叫分组 被叫DTE。被叫地址被叫DTE证实后，目的AM 主叫RM返回一个呼叫接收分组，该分组头包含被叫DTE完整的路由标识，RID，MID 和 PID。主叫DTE收到呼叫接收分组后，开始发送数据。5.网络管理DPN-NMS网络管理系统NMC网管中心。网管软件大部分分布于交换机各个模块中。它们和网管中心有特定接口，用以报告管理数据和接收控制命令。作业：1.网络如图6.1.4所示。在原有5条虚电路的基础上，如再增加 第6条虚电路B-C-E，则路由表有何变化？2.X.25的链路启用前先要设定为异步平衡方式(SABM),试说明“异步”和“平衡”的意义。3.X.25的链路层和分组层都设有流量控制,两者有何区别?仅在链路层设置流量控制行不行?4.X.25的帧地址起什么作用?X.25交换机是根据什么地址进行路由选择的?该地址位于何处?5.网络如图6.3.3所示。试用前向搜索法和后向搜索法分别确定节点6至其他各节点及各节点至节点6的最佳路由。6.死锁有哪些情况?有何措施可防止死锁?