交换--第四章(分组交换)讲义课件

,*,现代电信交换,第四章 分组交换,第一节 分组交换基本概念,一、分组通信协议,1、分组通信系统中的协议,用户协议,接口协议,X.25,PAD,协议转换,接口协议,X.25,接口协议,X.25,用户协议,X.25=,接口,接口,网内协议,（,NPT）,（,PT）,DTE,DTE,DCE,DCE,1,第四章 分组交换 第一节 分组交换基本概念用,2、分组传送方式,数据报方式：,每个分组带有目的地址，交换节点对各分组独立选路，不能保证分组传送的有序性。,虚电路方式：,每个分组沿着预先建立的相同的路径到达目的点，数据分组不带目的地址，只带有逻辑信道号（,LCN）。,虚电路由多个逻辑信道连接而成,2,2、分组传送方式2,二、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,终端用户,3,二、分组交换网国际出入口局一级交换中心二级交换中心终端用户3,2、编号计划,公用分组交换网的编号计划由,ITU-T,的,X.121,建议规定。,X.121,地址（又称国际数据号码,IDN）,是可变长的，最大可以为14个十进制数字。,其格式如下,：,国家代码（460）,网号,X,X,X,X,X,X,X,X,X,X,X,X,X,X,终端号码,因为,PVC,没有呼叫建立阶段，所以,X.121,地址只在,SVC,中使用,4,2、编号计划国家代码（460）网号XXXXXXXXXXXXX,第二节,X.25,协议,一、协议结构,X.25,是,数据终端设备,DTE,和数据电路终接设备,DCE,之间的接口协议。,X.25,协议包含了三层：分组层、数据链路层、物理层，是和,OSI,参考模型的下三层一一对应的，它们的功能也是一致的。,物理层,定义了,DTE,和,DCE,之间的电气接口和建立物理的信息传输通路的过程。,可采用,X.21,建议、,X.21bis,建议、,V,建议等接口标准；,5,第二节 X.25协议5,数据链路层,采用平衡型链路访问规程,LAPB，LAPB,定义了,DTEDCE,链路之间的帧交换的过程及帧格式。,数据链路层的主要功能有：,在,DTE,和,DCE,之间有效地传输数据,确保接受器和发送器之间的信息同步,检测和纠正传输中产生的差错,识别并向高层协议报告规程性错误,向分组层通知链路状态.,6,数据链路层采用平衡型链路访问规程LAPB，LAPB定义了D,分组层,则定义了分组的格式和在分组层实体之间交换分组的过程，同时也定义了如何进行流控，差错处理等规程。,X.25,的分组层利用链路层提供的服务在,DTE,和,DCE,之间传递分组。它将一条数据链路按照动态时分复用的方法划分为多个子逻辑信道。这样就可以允许多个用户同时使用数据通道，大大地提高了资源的利用率和效率。,7,分组层则定义了分组的格式和在分组层实体之间交换分组的过程，同,分组层的主要功能有：,在,X.25,接口为每个用户呼叫（第一次通信过程）提供一个逻辑信道,通过逻辑信道(,LCN),来区分与每个用户呼叫的有关的分组,为每个用户的呼叫连接提供有效的分组传输，包括顺序号，分组的确认和流量控制过程。,提供交换虚电路(,SVC),和永久虚电路(,PVC),的连接,提供建立和清除交换虚电路连接的方法,检测和恢复分组的差错,8,分组层的主要功能有：8,X.25,的分层结构如下图所示：,物理层,数据链路层,分组层,X.25,高层协议,物理层,数据链路层,分组层,DCE,物理连接接口,DTE,与远程,DTE,之间的高层协议,分组层协议,链路层协议,物理层协议,9,X.25的分层结构如下图所示：物理层数据链路层分组层X.2,分组层将一条数据链路按统计时分复用的方式划分为4096个逻辑信道，在每个逻辑信道上都可以建立一条虚电路。,端到端的通信就通过虚电路来完成。一条虚电路可以经过若干物理线路和中间节点，由多条逻辑信道连接而成。,PBX,PBX,PBX,LC 3,LC 4,LC 243,LC 24,LC 3,PBX,Router A,Router B,X.25,网,10,分组层将一条数据链路按统计时分复用的方式划分为40,虚电路可以为永久的，也可以为交换（临时）的。,永久虚电路通常称为,PVC，,适用于通信对象固定，数据交换非常频繁的通信。,交换虚电路通常称为,SVC,，适用于通信对象不固定，数据交换非常频繁的通信。,在分组层可以同时建立多条虚电路，包括,PVC,和,SVC，,一个,DTE,通过不同的虚电路与不同的对端,DTE,通讯。,X.25,协议只负责,DTEDCE,接口之间的数据传输，并不涉及数据包在,X.25,网络内部的传输。,11,虚电路可以为永久的，也可以为交换（临时）的。11,二、链路配置和帧结构,1、平衡型链路接入协议（,LAPB）,LAPB,是,HDLC,的子集。,HDLC,由,ISO,定义，是面向比特的数据链路协议的总称。,HDLC,支持两种链路配置：非平衡和平衡配置,复合站,复合站,命令,响应,主站,次站,次站,次站,主站,命令,响应,命令,响应,非平衡配置,平衡配置,12,二、链路配置和帧结构复合站复合站命令响应主站次站次站次站主站,2、LAPB,帧结构,LAPB,允许链路的任何一端发起建链规程，在数据传输阶段，,LAPB,通过校验，确认，重传，流控等机制，确保所传帧的正确，向分组层提供一条无错的链路。,一个,LAPB,帧的通常格式如下所示：,F,01111110,A,C,I,FCS,F,01111110,8,8,8,16,8,N,13,2、LAPB帧结构 FACIFCS F88816,帧定界符,用来从连续的字节流中识别一个,LAPB,帧，它是一个特别的编码“01111110”，发送一个帧时做透明操作（在每连续的5个1之后插入一个0，接收端做相反的操作）使一个帧之中不可能出现与定界符相同的编码。,地址字段,用来区分发送或接收的帧是命令帧还是响应帧。,控制字段,用来区分不同的帧格式。,信息字段,用来承载上层数据。,帧校验字段,用来确保所传送的帧的完整性。,14,帧定界符用来从连续的字节流中识别一个LAPB帧，它是一个特,通过控制域的不同，使,LAPB,帧分为以下三种格式：,信息帧（,I,帧）：,用于传输在分组层之间交换的分组，分组封装在帧的数据区中传送。识别,I,帧的依据是控制字段的第1个比特为0。,I,帧的控制字段中还还包含帧的发送和接收顺序号，用于流控和确认，此外还有一个探询/终止（,P/F）,比特，用于探询与应答。,15,通过控制域的不同，使LAPB帧分为以下三种格式：15,监控帧（,S,帧）：,这种帧没有信息字段，其作用是用来确保,I,帧的正确传送，例如流控，确认，确保顺序等。监控帧的标志是控制字段的第1个比特为1，第2比特为0。监控包括,RR，RNR，REJ,三种类型的帧。监控帧包含了接受顺序号和,P/F,比特，而不含,I,帧所具有的发送顺序号。,无编号帧（,U,帧）：,无编号帧的作用不是用于实现信息传输的控制，而是用于实现对链路的建立和断开的过程，识别无编号帧的标志是控制字段的第1和第2比特为1。无编号帧包括,SABM，DM，UA，DISC，FRMR，SABME（,扩展编号方式）六种类型的帧。,16,监控帧（S帧）：这种帧没有信息字段，其作用是用来确保I帧的,命 令,响 应,控制字段比特,8 7 6 5 4 3 2 1,信息帧,I,N(R),P,N(S),0,监控帧,RR,RR,N(R),P/F,0 0,0 1,RNR,RNR,N(R),P/F,0 1,0 1,REJ,REJ,N(R),P/F,1 0,0 1,无编,号帧,DM,0 0 0,F,1 1,1 1,SABM,0 0 1,P,1 1,1 1,DISC,0 1 0,P,0 0,1 1,UA,0 1 1,F,0 0,1 1,FRMR,1 0 0,F,0 1,1 1,SABME,0 1 1,P,1 1,1 1,17,命 令 响 应 控制字段比特 8,有关命令帧与响应帧：,在,DTE,和,DCE,之间交换的帧有命令帧和响应帧两种。,命令帧用于发送信息或产生某种操作（如,I,帧，,SABM/SABME,帧）；,响应帧用于对命令帧的响应。,由于,X.25,接口为全双工工作方式，,DTE,和,DCE,都可以同时发送命令帧或响应帧。,DTE,和,DCE,设备都具有主站（,Primary）,和从站（,Secondary）,的功能，主站用于发送命令和接收响应，从站用于接收命令和发送响应。如下图所示：,18,有关命令帧与响应帧：18,主站,(,Primary),从站,(,Secondary),主站,(,Primary),从站,(,Secondary),DTE,(,用户侧,),DCE,(,网络侧,),命令,地址,=,B,命令,地址,=,A,响应,地址,=,B,响应,地址,=,A,19,主站(Primary)从站(Secondary)主,虽然在,HDLC,的帧的控制字段中某些命令帧和响应帧具有相同的编码，但是利用,地址字段,就可以清楚地区分出接收的帧是命令帧还是响应帧，也可以区分出接收帧中的,P/F,比特到底应该被解释成,P,比特还是,F,比特。为了便于记忆和识别，我们可以认为地址,A,和,B,区分了两个命令和响应的环路。那麽，地址,A,和,B,到底是什麽样的呢？它们都由8比特组成,地址,比特编码,16,进制值,87654321,A,00000011,03,B,00000001,01,20,虽然在HDLC的帧的控制字段中某些命令帧和响应帧,三、数据链路层功能,1、链路的建立和断开,(1),LAPB,链路建立,DTE,和,DCE,都可以启动链路的建立过程，但通常认为链路由,DTE,启动建立,DTE,发送,SABM/SABME,命令启动链路的建立过程。,DCE,接收到正确的,SABM/SABME,命令之后，如果能够进入信息传输阶段，它就发送,UA,响应帧予以应答，而且认为链路已经建立。,当,DTE,接收到,UA,之后，表示链路建立成功。,21,三、数据链路层功能21,LAPB,链路规程只需要一个命令,SABM/SABME,和一个响应,UA,就可以完成链路的建立过程。,(2)链路的断开过程,如果,DTE,要求断开链路，它向,DCE,发送,DISC,命令帧，,DCE,用,UA,帧确认，即完成链路的断开过程（如果原来处于信息传输阶段），或者,DCE,用,DM,帧响应（如果原来已经处于断开阶段）。通常建议采用,P=1,的,DISC,命令，,UA,或,DM,的,F,比特也为“1”。,LAPB,的链路建立和断开过程如下图所示。,22,LAPB链路规程只需要一个命令SABM/SABME和一个响应,DTE,DCE,SABM/SABME,UA,数据传送,DISC，P,UA，F,23,2、差错控制和流量控制,差错控制采用循环冗余校验码来检测错误，通过,重发纠错,的方法进行差错校正。,B，I（0 0）,B，I（1 0）,B，I（2 0）,B，I（3 0）,B，RR（1）,B，REJ（2 ）,发现错误,B，I（2 0）,B，I（3 0）,DCE,DTE,24,2、差错控制和流量控制B，I（0 0）B，I（1 0,流量控制采用,滑动窗口,和,发送,RNR,帧,的方法进行流量控制,链路层滑动窗口（,W:Windows）,是由系统参数,K,定义的(1,K,模数-1)，它表示,DTE,或,DCE,可以发送的未证实顺序编号的,I,帧的最大数量，也称为窗口尺寸。,K,的最小值为1，最大值为模数减1。,I,帧的顺序编号总是由0到模数减1这些数字循环。,采用窗口机制进行流量控制的原理如下。,25,流量控制采用滑动窗口和发送RNR帧的方法进行流量控制25,下图是窗口机制的示意图。如图(,a),假设,k=5,已发送了编号为0、1、2、3的帧，都没收到确认。由于窗口上沿为5，则还可发送编号为4的帧而不用等确认。,随后收到了,N(R),为2的帧表示编号为1以及1以前的帧对端都收到了，则窗口移动，窗口下沿变为2，窗口上沿变为6，但窗口大小不变，仍为5。这样在收到对端的确