第6章分组交换

1、第五章第五章 分组交换技术分组交换技术5.1 5.1 概述概述5.2 5.2 分组交换原理分组交换原理5.3 X.255.3 X.25协议协议5.4 5.4 分组交换机及分组交换网分组交换机及分组交换网5.5 5.5 帧中继帧中继5.1 5.1 概述概述5.1.1 分组交换的产生背景分组交换的产生背景（1）分组交换PS(Packet Switching)技术的研究是从20世纪60年代开始的。当时，电路交换技术已经得到了极大的发展。（2）随着计算机技术的发展，人们越来越多地希望多个计算机之间能够进行资源共享，即能够进行数据业务的传输。（3）利用电话网络进行数据传输是否可行？ 只能进行低速率的数据

2、传输。 分组交换技术是一种存储存储转发转发的交换技术，它结合了结合了电路交换和早期的存储转发交换方式报文交换的特点，克服了克服了电路交换线路利用率低的缺点，同时又不像又不像报文交换那样时延非常大。因此，分组交换技术自从产生后便得到了迅速的发展。5.1.2 分组交换的概念分组交换的概念 分组交换不像不像电路交换那样在传输中将整条电路都交给一个连接，而不管它是否有信息要传送。分组交换的基本思想是： 把用户要传送的信息分成若干个小的数据块小的数据块，即分组(packet)，这些分组长度较短，并具有统一的格式，每个分组有一个分组头，包含用于控制和选路的有关信息。 这些分组以“存储存储-转发转发”的方式

3、在网内传输：即每个交换节点首先对收到的分组进行暂时存储、路由选择、排队、有空闲信道时转发。 因此采用分组交换时： 同一个用户信息的多个分组可以同时在不同的物理链路上传输； 多个用户的不同信息也可以共享同一物理链路。 因此分组交换可以达到资源共享，从而克服了电路交换中独占线路、线路利用率低的缺点。 同时，由于分组的长度短，格式统一，便于交换机进行处理，因此它能比传统的“报文交换”有较小的时延。4.1.3 分组交换的优缺点分组交换的优缺点 1. 分组交换的优点分组交换的优点 (1) 线路利用率较高。分组交换在线路上采用动态统计时分复用的技术传送各个分组，因此提高了传输介质(包括用户线和中继线)的利

4、用率。 (2) 可实现不同类型的数据终端设备(不同的传输速率、不同的代码、不同的通信控制规程等)之间的通信。(3) 数据传输质量好、可靠性高。每个分组在网络内的中继线和用户线上传输时，可以逐段独立地进行差错控制和流量控制， 2分组交换的缺点分组交换的缺点(1) 信息传送时延较大。由于采用存储转发方式处理分组，分组在每个节点机内都要经历存储、排队、转发的过程，因此分组穿过网络的平均时延可达几百毫秒。(2)增加了额外的开销。用户的信息被分成了多个分组，每个分组附加的分组头都包含用于控制和选路的有关信息。(3) 分组交换技术的协议和控制比较复杂。如前面提到的逐段链路的流量控制，差错控制，还有代码、速

5、率的变换方法和接口，网络的管理和控制的智能化等。5.2 5.2 分组交换原理分组交换原理5.2.1 统计时分复用统计时分复用同步时分复用与统计时分复用的概念：5.2.2 逻辑信道的概念逻辑信道的概念终端终端1终端2终端n255254201255254201进程进程进程逻辑信道线路计算机 在一条共享的物理线路上，实质上实质上形成了逻辑上的多条子信道，把这种形式的子信道称为逻辑信道逻辑信道。 用逻辑信道号LCN(Logical Channel Number)来标识。 逻辑信道具有如下特点： (1) 动态分配LCN。 对同一个终端而言，每次呼叫可以分配不同的逻辑信道号，但在同一次呼叫连接中，来自某一

6、个终端的数据的逻辑信道号应该是相同的。 （2）每一条线路上，逻辑信道号的分配是独立进行的。 即逻辑信道号并不在全网中有效，而是在每段链路上局部有效，或者说，它只具有局部意义。网内的节点机要负责出/入线上逻辑信道号的转换。5.2.3 分组的形成分组的形成(3) 逻辑信道号是一种客观的存在。 逻辑信道总是处于下列状态中的某一种：“准备好”状态、“呼叫建立”状态、“数据传输”状态、“呼叫清除”状态。5.2.4 分组通过网络的方式分组通过网络的方式 一个分组从发送终端传送到接收终端，必须沿一定的路径经过分组交换网络。那么分组是如何穿过网络的呢？ 目前有两种方法实现：虚电路（Virtual Circui

7、t）和 数据报（Datagram）。 1.虚电路（Virtual Circuit） 2.数据报（Datagram） 1虚电路方式虚电路方式 两终端用户在相互传送数据之前要通过网络建立一条端到一条端到端的逻辑上的虚连接端的逻辑上的虚连接，称为虚电路。cba3213 2 13 2 1cba节点机3节点机4终端A终端C节点机1节点机2节点机5终端B终端DVC1VC23 2 1c b a3 2 1c b aVC1、VC2共享资源共享资源VC1、VC2为两条逻辑上的虚连接为两条逻辑上的虚连接 虚电路的特点是：(1) 在用户数据传送前先要建立建立端到端之间的虚电路；一旦虚电路建立后，属于同一呼叫的数据分组

8、均沿着这一虚电路传送传送，最后拆除拆除虚电路。（2）虚电路是由多段逻辑信道多段逻辑信道构成的，每一个虚电路在它经过的每段物理链路上都有一个逻辑信道号，这些逻辑信道级连构成了端到端的虚电路。 （3）虚电路不同于电路交换中的物理连接，而是逻辑连接逻辑连接。虚电路并不独占线路，在一条物理线路上可以同时建立多个虚电路，也就是建立多个逻辑连接，以达到资源共享。（4）虚电路的路由选择路由选择仅仅发生在虚电路建立的时候，在以后的传送过程中，路由不再改变，这可以减少节点不必要的通信处理。 (5) 一旦建立了虚电路，每个分组头中不再需要有详细的目的地地址，而只需有逻辑信道号就可以区分每个呼叫的信息而只需有逻辑信

9、道号就可以区分每个呼叫的信息，这可以减少每一分组的额外开销。 (6) 虚电路的缺点是当网络中线路或者设备发生故障时，可能导致虚电路中断，必须重新建立连接重新建立连接。 (7) 虚电路的使用场合：虚电路适用于一次建立后长时间传送数据的场合，其持续时间应显著大于呼叫建立时间持续时间应显著大于呼叫建立时间，如文件传送、传真业务等。分组交换网提供的虚电路交换方式有两种：一种是交换虚电路交换虚电路（SVC：Switch Virtual Circuit），又称为虚呼叫（Virtual Call），另一种是永久虚电路永久虚电路（PVC：Permanent Virtual Circuit）。 交换虚电路SVC

10、是指在每次呼叫时用户通过发送呼叫来临时建立虚电路临时建立虚电路的方式。 如果应用户预约，由网络运营者为之建立固定的虚电路，就不需要在呼叫时再临时建立虚电路，而可以直接进入数据传送阶段了，这种方式称之为PVC。这种方式一般适用于业务量较大的集团用户。 在数据报方式中，分组被独立的对待，每一个分组都包含终点地址信息，彼此之间相互独立的寻找路径，同一份报文的不同分组可能沿着不同的路径到达终点。在网络的终点需要重新排队，组合成原来的用户数据信息。 在这种技术中，一个被独立对待的分组就称为一个数据报一个数据报 。 2.数据报（Datagram） c b a节点机1节点机2节点机4cba节点机3c b a

11、终端A终端B 数据报的特点是： (1)不需要建立连接，为无连接无连接(CL：Connection Less)方式方式。 (2) 每个节点可以自由地选路，可以避开网中的拥塞部分，因此网络的健壮性较好。对于分组的传送比虚电路更为可靠，如果一个节点出现故障，分组可以通过其它路由传送。 (3) 数据报方式的缺点是：分组的到达不按顺序，在终点各分组需重新排队；并且每个分组的分组头要包含详细的目的地址，开销比较大。 (4) 数据报的使用场合：数据报适用于短报文的传送，如询问/响应型业务等。 虚电路（虚电路（Virtual CircuitVirtual Circuit）和数据报）和数据报（DatagramD

12、atagram）的比较：）的比较：5.2.5 5.2.5 路由选择路由选择路由选择功能路由选择功能： 分组交换机的主要功能就是接受来自源站点的分组，并将它们传送到目的站点。 通常在网络中存在多条从源站点到目的站点的路径即路由，所以为了完成分组传送这个任务，必须选择其中的一条路径，这就是“路由选择”。 获得较好路由的方法称为“路由算法”。 （1） 通常最为重要的性能就是端到端的传送时延较小； （2）应使网内业务量分布尽可能均衡，以充分提高网络 资源的利用率； （3）应具有故障恢复能力，当网络出现故障时，可自动选 择迂回路由。何谓“较好的路由算法”？例子：例子：几种常见的路由算法： 固定路由算法（

13、或查表路由算法） 扩散路由算法 随机路由算法 自适应路由算法： 指交换机的路由表根据当前网内业务量情况、线路通畅情况、网结构变化情况及时更新，以便在新的条件下仍能获得较好的路由。自适应路由算法分为：集中式、分布式和混合式：5.2.6 5.2.6 流量控制流量控制问题：问题：电路交换中是否存在流量控制？ 1、分组交换中存在流量控制的原因？（1）为了实现不同速率的数据终端之间的传输，必须控制速率较高的终端进入网络的流量。（2）分组交换机的缓存存储器容量和传输线路的容量是有限的。（3）公平分配网络资源。流量控制的方法在后面结合具体的网络介绍。分组交换的例子分组交换的例子 p119p1195.3 X.

14、255.3 X.25协议协议 为了使各种不同的终端和不同的分组交换机进行互连，两者之间的接口协议接口协议必须标准化。 支持分组交换的协议有多种，应用最多的协议是X.25协议协议。 注意：注意： X.25协议协议只对分组交换机和终端之间的互连方式作了规范，而对网内分组交换机之间的协议并未作规范，因此各个厂家的内部协议并不统一。 它最初于1976年颁布，在1980年、1984年、1988年、1993年又进行了多次修改。它是目前使用最广泛的分组交换协议。5.3.1 5.3.1 X.25的分层结构的分层结构X.25协议分为三层：物理层，链路层和分组层，分别和OSI的下三层一一对应，如图所示：第1层是物

15、理层，可采用多种接口标准；第2层称为数据链路层，处理对象是帧，采用HDLC规程；第3层称为分组层，处理对象是分组。DTEDTE和和DCEDCE同层之间的协议层次关系：同层之间的协议层次关系：X.25 X.25 的各层之间的信息关系（图的各层之间的信息关系（图5.25)5.25)：5.3.2 5.3.2 物理层物理层 物理层定义了接口间的机械、电气、功能和过程特性，相当于OSI的物理层。 X.25的物理层就像是一条输送信息的管道，它不执行重要的控制功能，控制功能主要由链路层和分组层来完成。 物理层完成的主要功能如下： 在DTE和DCE接口处提供数据传输； 在设备之间提供控制信号； 提供时钟信号，

16、用以同步数据流和规定比特速率； 提供电气地； 提供机械的连接器（如针、插头和插座）。物理层接口例子：物理层接口例子：5.3.3 5.3.3 数据链路层数据链路层 X.25数据链路层是在物理层提供的双向的信息输送管道上实施信息传输的控制。 数据链路层处理的数据结构是帧帧。 X.25的链路层采用了高级数据链路控制规程HDLC(High-Level Data Link Control)的帧结构，并推荐它的一个子集：平衡型链路接入规程LAPB(Link Access Procedures Balanced)作为链路层规程。 （1 1）HDLCHDLC的概念的概念v主站、次站和复合站v命令帧和响应帧v链

17、路连接方式v链路操作模式（2 2）HDLCHDLC的帧结构的帧结构FACIFCSF帧头信息字段帧尾 标志F：8比特。为帧标志，编码为01111110。F为帧的限定符，所有的帧都应以F开始和结束。 地址字段A ：8比特，表示链路层的地址。 控制字段C： 8比特，主要作用是指示帧的类型。控制字段C是HDLC的核心部分，集中反映了HDLC的控制功能。其格式如下： 控制字段控制字段C中各位的含义：中各位的含义： 信息帧信息帧(I帧帧)：若控制字段：若控制字段C的的第第1位为位为0，则该帧为信息帧。，则该帧为信息帧。 信息帧用来传输用户数据。信息帧用来传输用户数据。 第第28比特比特用于提供用于提供I帧

18、的控制信息，其中包括发送顺序帧的控制信息，其中包括发送顺序号号N(S)，接收顺序号，接收顺序号N(R)，探询位，探询位P，这些字段用于链路层，这些字段用于链路层差差错控制错控制和和流量控制流量控制。 监控帧监控帧(S帧帧)：若控制字段：若控制字段C的的第第1、2位为位为10，则该帧为监控帧。，则该帧为监控帧。 没有信息字段，故不传输用户数据。其作用是用来保护没有信息字段，故不传输用户数据。其作用是用来保护I帧的帧的正确传送。正确传送。 RR 、RNR还具有流量控制的作用还具有流量控制的作用。 无编号帧无编号帧(U帧帧)：若控制字段：若控制字段C的的第第1、2位为位为11，则该帧，则该帧为无编号

19、帧。为无编号帧。 其作用不是用于实现信息传输的控制，而是用于实现对其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、断开和复位的控制链路的建立、断开和复位的控制。信息字段信息字段I：只有信息帧中有信息字段：只有信息帧中有信息字段I。 用来装载分组层的数据分组，其长度可变。在用来装载分组层的数据分组，其长度可变。在X.25中，中，长度限额一般为一个分组长度，即长度限额一般为一个分组长度，即128字节或字节或256字节。字节。 帧校验序列帧校验序列FCS： 16比特。用来检测帧的传送过程中是否比特。用来检测帧的传送过程中是否有错，检测范围包括有错，检测范围包括A、C、I字段。字段。 FC

20、S采用循环冗余码，可以用移位寄存器实现。采用循环冗余码，可以用移位寄存器实现。（3 3）链路操作过程）链路操作过程 LAPB规程规程中通过中通过置异步平衡方式置异步平衡方式(SABM)命令命令要求建立要求建立链路。用链路。用LAPB建立链路只需要由两个站中的任意一个站发建立链路只需要由两个站中的任意一个站发送送SABM命令，另一站发送命令，另一站发送UA响应即可以建立双向的链路。响应即可以建立双向的链路。 数据链路层的操作分为三个阶段：链路建立，帧的传数据链路层的操作分为三个阶段：链路建立，帧的传输和链路断开。输和链路断开。DTEDCESABMUA链路建立的过程：链路建立的过程： 原则上，原则

21、上，DTE或或DCE都可以启动数据链路的建立，但一都可以启动数据链路的建立，但一般是由般是由DTE在接入时启动的。在接入时启动的。 链路建立时，只要任一方发送一个链路建立时，只要任一方发送一个SABM命令帧，对方如命令帧，对方如认为可以进入信息传送阶段，就回送认为可以进入信息传送阶段，就回送UA响应帧，链路建立成响应帧，链路建立成功。如果对方认为尚不能开始信息传送，就回送功。如果对方认为尚不能开始信息传送，就回送DM响应帧，响应帧，则链路未建立。则链路未建立。帧的传输：帧的传输： 当链路建立之后，就进入信息传输阶段，即在当链路建立之后，就进入信息传输阶段，即在DTE和和DCE之间交换之间交换I

22、帧和帧和S帧。帧。I帧的传输控制是通过帧的顺序编号和确认、帧的传输控制是通过帧的顺序编号和确认、链路层的窗口机制和链路传输计时器等功能来实现的。链路层的窗口机制和链路传输计时器等功能来实现的。链路断开过程：链路断开过程： 链路断开过程是一个双向的过程，链路断开过程是一个双向的过程，可由可由任意方发起任意方发起。 以以DTE发起为例来说明链路断开的发起为例来说明链路断开的过程。过程。 若若DTE要求断开链路，它向要求断开链路，它向DCE发发送送DISC命令帧命令帧，若，若DCE原来处于信息传原来处于信息传输阶段，则用输阶段，则用UA响应帧响应帧确认，即完成断确认，即完成断链过程；链过程； 若若D

23、CE原来已经处于原来已经处于 断开阶段，则断开阶段，则用用DM响应帧响应帧确认。确认。DTEDCEDISCUA (1) 在在DTE和和DCE之间有效地传输数据；之间有效地传输数据；(2) 确保接收端和发送端之间信息的同步；确保接收端和发送端之间信息的同步；(3) 监测和纠正传输中产生的差错；监测和纠正传输中产生的差错；(4) 识别并向高层协议报告规程性错误；识别并向高层协议报告规程性错误；(5) 向分组层通知链路层的状态。向分组层通知链路层的状态。（4 4）链路层的主要功能链路层的主要功能5.3.4 5.3.4 分组层分组层（1 1）分组的形成）分组的形成（2 2）分组格式）分组格式 X.25

24、的分组层定义了每一种分组的类型和功能。分组的的分组层定义了每一种分组的类型和功能。分组的格式如图所示，它由分组头和分组数据两部分组成：格式如图所示，它由分组头和分组数据两部分组成：87654321GFILCGNLCN分组类型识别符分组数据分组头87654321GFILCGNLCN分组类型识别符分组数据分组头分组头分组头由由3 3个字节组成，包含个字节组成，包含3 3个字段：个字段： LCGNLCGN十十LCN LCN 标识分组对应的逻辑信道；标识分组对应的逻辑信道；分组类型识别符分组类型识别符 标识该分组的类型；标识该分组的类型；GFIGFI称为通用格式识别符。称为通用格式识别符。 逻辑信道组

25、号逻辑信道组号LCGN和逻辑信道号和逻辑信道号LCN： 共共12 bit，用于区分，用于区分DTEDCE接口上许多不同的逻辑信道。接口上许多不同的逻辑信道。 X.25分组层规定一条数据链路上最多可分配分组层规定一条数据链路上最多可分配16个逻辑信道个逻辑信道组，各组用组，各组用LCGN区分；区分； 每组内最多可有每组内最多可有256条逻辑信道，用信道号条逻辑信道，用信道号LCN区分。除了区分。除了第第0号逻辑信道有专门用途外，其余号逻辑信道有专门用途外，其余4095条逻辑信道均可分配给条逻辑信道均可分配给虚电路使用。虚电路使用。分组类型识别符分组类型识别符： 共共8 bit，用来区分各种不同的

26、分组。，用来区分各种不同的分组。X.25的分组层共定义了的分组层共定义了4大类大类30个分组。个分组。书书P177呼叫建立分组呼叫建立分组用于在两个用于在两个DTE之间建立交换虚电路。之间建立交换虚电路。数据传输分组数据传输分组用于两个用于两个DTE之间实现数据传输。之间实现数据传输。恢复分组恢复分组实现分组层的差错恢复。实现分组层的差错恢复。呼叫释放（呼叫释放（或清除或清除）分组）分组用于在两个用于在两个DTE之间断开交换虚电路。之间断开交换虚电路。 书中未介绍的分组：书中未介绍的分组： （1）中断分组中断分组用来发送紧急数据，它不受流量控制的限用来发送紧急数据，它不受流量控制的限制，但规定

27、每次只能发送一个中断分组，且分组中的用户数制，但规定每次只能发送一个中断分组，且分组中的用户数据长度只能是据长度只能是1个字节，发送端必须收到远端个字节，发送端必须收到远端DTE发回的中断发回的中断证实分组后才能发送下一个中断分组。证实分组后才能发送下一个中断分组。（2）分组层也可利用）分组层也可利用REJ分组分组请求发送端重发，但这是任请求发送端重发，但这是任选分组，并不要求所有网络都具备这一功能，因为链路层已选分组，并不要求所有网络都具备这一功能，因为链路层已有很好的帧级重发纠错功能。如果没有有很好的帧级重发纠错功能。如果没有REJ分组功能，发现分组功能，发现分组序号跳号时就执行复位过程。

28、分组序号跳号时就执行复位过程。（3）复位分组复位分组指的是出现协议错误、终端不相容等无法重指的是出现协议错误、终端不相容等无法重发校正的差错时，使该发校正的差错时，使该VC回复初始状态：回复初始状态：P(S)P(R)0，窗口下沿回零。窗口下沿回零。重启动分组重启动分组指的是指的是DTE或网络发生严重故障或网络发生严重故障时清除接口上所有时清除接口上所有SVC、复位所有、复位所有PVC。注意复位和清除的。注意复位和清除的差别：前者差别：前者VC仍为数据传送状态，后者则为就绪状态。仍为数据传送状态，后者则为就绪状态。（4）诊断分组诊断分组供供DCE向向DTE指示复位、重启动和清除分组指示复位、重启

29、动和清除分组不能指示的一些出错信息，供不能指示的一些出错信息，供DTE高层分析和处理。高层分析和处理。（3 3）分组层处理过程）分组层处理过程 对于对于SVC来说，分组层的操作包括呼叫建立、数据传输、来说，分组层的操作包括呼叫建立、数据传输、呼叫清除（或呼叫清除（或释放释放）三个阶段；而对于）三个阶段；而对于PVC来说，只有数据来说，只有数据传输阶段的操作，无呼叫建立和清除过程。传输阶段的操作，无呼叫建立和清除过程。DTE1 253入LCNB出20LCNCLCN / 20ABDA20入LCNC出78LCN表(b)LCN / 253DTE1(主叫)DTE2(被叫)B78入LCNDTE2出10LC

30、N表(a)表(c)呼叫请求分组LCN / 253建立LCN / 20建立LCN / 78入呼叫LCN /10呼叫接受LCN / 10接受LCN / 78接受LCN / 20呼叫连接LCN /253LCN / 78LCN / 10呼呼叫叫建建立立过过程程呼叫拒绝过程呼叫拒绝过程清除请求清除清除清除指示清除证实证实证实清除证实DTE1(主叫)交换机A交换机B交换机CDTE2(被叫)X.25X.25呼叫清除过程呼叫清除过程复位过程复位过程重启（重启（Restart）过程）过程5.4 5.4 分组交换机及分组交换网分组交换机及分组交换网5.4.1 5.4.1 分组交换机在分组网中的作用分组交换机在分组

31、网中的作用 1虚电路方式下分组交换机的作用虚电路方式下分组交换机的作用 (1) 路由选择。呼叫建立阶段，分组交换机要按照用户的要求进行路由选择。 在选择路由的同时，交换机内部要建立起一张出/入端与逻辑信道号之间的映射关系，即转发表转发表，以便属于该虚电路的分组均沿着同一条虚电路到达终点。 (2) 分组的转发，即按转发表进行转发分组。 2数据报方式下分组交换机的作用数据报方式下分组交换机的作用 此时，每个交换机对来自用户的每个分组都要进行路由选择路由选择。一旦选好路由，就将该分组直接进行转发，而不需要转发表。当下一分组到来时，再重新进行路由选择。 5.4.2 5.4.2 分组交换机的功能结构分组

32、交换机的功能结构 由于ITU-T只对分组交换网和终端之间的互连方式互连方式作了规范，而对网内的设备如交换机之间的协议并未作规范，因此各个厂家的内部协议并不统一，生产的分组交换机也是多种多样，不尽相同，但其完成的基本功能是一样的。 从功能上讲，分组交换机一般由4个主要功能部件组成：接口模块、分组处理模块、控制模块和维护操作与管理模块：转发控制转发表连接建立与转发控制路由表呼叫处理信令接口控制接口控制控制模块分组处理模块中继接口模块用户接口模块维护操作与管理模块路由表地址接口控制接口控制控制模块分组处理模块中继接口模块用户接口模块维护操作与管理模块信息地址信息转发控制转发控制(a)(b)信令分组交

33、换机的功能结构(a) 虚电路方式；(b) 数据报方式1接口功能模块接口功能模块 接口功能模块负责分组交换机和用户终端之间或与其它交换机之间的互连，包括中继接口模块和用户接口模块。接口功能模块完成接口的物理层功能， 2分组处理模块分组处理模块 分组处理模块的主要任务是实现分组的转发分组的转发。 在采用虚电路和数据报的情况下处理稍有不同： 在数据报情况下，分组处理模块将从接口上送来的分组按照分组头上的目的地址进行路由选择后，从另一接口转发出去。 若采用虚电路方式，在信息传输阶段，分组处理模块将从接口上送来的分组按照分组头上的逻辑信道号按转发表的要求从另一接口转发出去。 3控制模块控制模块 控制模块

34、完成对分组处理模块和接口模块的控制。控制模块的作用主要有两个： (1) 连接建立与转发控制。(2) 接口控制。完成X.25链路层的功能，如差错控制和流量控制。4维护操作与管理模块维护操作与管理模块该模块完成对分组交换机各部分的维护操作和管理功能。 5.4.3 5.4.3 分组交换机实例分组交换机实例我国分组交换骨干网CHINAPAC统一使用北方电讯的DPN-100分组交换机5.5 5.5 帧中继帧中继5.5.1 5.5.1 帧中继帧中继的产生背景的产生背景（1）X.25网络发展的初期，网络发展的初期，网络传输设施基本上是网络传输设施基本上是模拟电模拟电话线路话线路，这种线路的误码率较高这种线路

35、的误码率较高，为了保证无差错传输，为了保证无差错传输，它规定了较复杂的差错控制功能，但由此也加重了交换机它规定了较复杂的差错控制功能，但由此也加重了交换机的处理负担。从而导致交换机的的处理负担。从而导致交换机的分组吞吐量分组吞吐量和和中继线速率中继线速率的进一步提高受到限制。的进一步提高受到限制。 （2）人们迫切需要一种新的通信技术，能够提供比传统的）人们迫切需要一种新的通信技术，能够提供比传统的分组交换技术分组交换技术更好的通信服务更好的通信服务。 帧中继帧中继FR(Frame Relay) 是在：是在：（1）分组交换技术充分发展）分组交换技术充分发展；（2）光纤传输线路逐渐替代已有的模拟线

36、路；）光纤传输线路逐渐替代已有的模拟线路；（3）用户终端日益智能化的条件下诞生并发展起来的。）用户终端日益智能化的条件下诞生并发展起来的。它对它对X.25通信协议进行了简化和改进：通信协议进行了简化和改进：（1）在网络内取消了差错控制和流量控制，将逐段的差错控）在网络内取消了差错控制和流量控制，将逐段的差错控制和流量控制处理移到制和流量控制处理移到网外终端系统网外终端系统中实现，从而缩短了交换中实现，从而缩短了交换节点的处理时间。节点的处理时间。（2）只有物理层和）只有物理层和数据链路层数据链路层核心层核心层，数据传输基本数据单，数据传输基本数据单元为元为“帧帧”。5.5.2 5.5.2 帧中

37、继帧中继的协议结构的协议结构5.5.2 5.5.2 帧中继帧中继的帧格式的帧格式DLCIC/REA87654321DLCIDEEAFECN BECN第1字节第2字节F87654321AIFFCS帧中继的帧格式和LAPB的格式类似，最主要的区别是帧中继的帧格式中没有控制字段没有控制字段C。DLCIC/REA87654321DLCIDEEAFECN BECN第1字节第2字节F87654321AIFFCS1) 标志字段F 标志字段是一个0 l l l l l l 0的比特序列，用于帧同步、定界(指示一个帧的开始和结束)。 2) 地址字段A 地址字段一般为2字节，也可扩展为3或4字节，用于区分不同的帧

38、中继连接，实现帧的复用。DLCIC/REA87654321DLCIDEEAFECN BECN第1字节第2字节F87654321AIFFCS数据链路连接标识符数据链路连接标识符DLCI(Data Link Connection Identifier)： DLCI占占10位，其作用类似于位，其作用类似于X.25中的中的LCN，用于，用于标识永久虚连接、呼叫控制或管理信息。标识永久虚连接、呼叫控制或管理信息。 与与X.25的逻辑信道号的逻辑信道号LCN相似，对于标准的帧中相似，对于标准的帧中继接口，继接口，DLCI只有局部只有局部(或本地或本地)意义。意义。DLCIC/REA87654321DLCI

39、DEEAFECN BECN第1字节第2字节F87654321AIFFCS(2) 命令命令/响应响应(C/R)： 与高层应用有关，与高层应用有关，帧中继本身并不使用帧中继本身并不使用，它透明通过帧中，它透明通过帧中继网络。继网络。(3) 扩展地址扩展地址EA：地址字段可扩展为地址字段可扩展为3字节或字节或4字节。字节。 当当EA为为0时，表示下一个字节仍为地址字段；当时，表示下一个字节仍为地址字段；当EA为为1时，时，表示下一个字节为信息段的开始。表示下一个字节为信息段的开始。DLCIC/REA87654321DLCIDEEAFECN BECN第1字节第2字节F87654321AIFFCS(4)

40、 正向显式拥塞通知正向显式拥塞通知FECN：用于帧中继的用于帧中继的拥塞管理拥塞管理。用来。用来通知用户启动拥塞控制程序。若某节点将通知用户启动拥塞控制程序。若某节点将FECN置为置为1，则表，则表明与该帧同方向传输的帧可能受到网络拥塞的影响而产生时延。明与该帧同方向传输的帧可能受到网络拥塞的影响而产生时延。(5) 反向显式拥塞通知反向显式拥塞通知BECN：若某节点将若某节点将BECN置为置为1，即指，即指示接收端，与该帧相反方向传输的帧可能受网络拥塞的影响产示接收端，与该帧相反方向传输的帧可能受网络拥塞的影响产生时延。生时延。(6) 丢弃指示丢弃指示DE：用于帧中继网的用于帧中继网的带宽管理带宽管理。若。若DE为为1，则表，则表明网络发生拥塞时，为了维持网络的服务水平，该帧与明网络发生拥塞时，为了维持网络的服务水平，该帧与DE为为0的帧相比应先丢弃。的帧相比应先丢弃。5.5.3 5.5.3 帧中继帧中继的交换原理的交换原理 帧中继起源于分组交换技术，但它取消了分组交换技术帧中继起源于分组交换技术，但它取消了分组交换技术中的中的数据报方式数据报方式，而仅采用，而仅采用虚电路方式虚电路方式，向用户提供面向连，向用户提供面向连接的数据链路层服务。接的数据链路层服务。 类似于分组交换，帧中继也采用统计复用技术，但它是类似于分组交换，帧中继也采用统计复用技术，但它是在链路