第四章 分组交与分组交换网

1、 第四章第四章 分组交换分组交换 本章主要内容本章主要内容 帧中继帧中继分组交换的基本原理分组交换的基本原理 分组交换分组交换X.25协议协议 概述概述4.1 概述概述q分组交换技术是分组交换技术是适应计算机通信适应计算机通信的需求而发展起来的需求而发展起来的一种先进的通信技术，是重要的的一种先进的通信技术，是重要的数据通信数据通信手段之手段之一；一；q计算机数据消息对计算机数据消息对可靠性可靠性要求很高，对时延和对数要求很高，对时延和对数据抵达顺序要求不严，因此需将数据封装成有据抵达顺序要求不严，因此需将数据封装成有纠错纠错能力能力的分组进行传送和交换。的分组进行传送和交换。q采用采用统计复

2、用方式统计复用方式，交换节点用，交换节点用“存储存储-检查检查-转发转发”的交换方式。的交换方式。分组交换、分组交换网分组交换、分组交换网q 分组交换也称为包交换分组交换也称为包交换。将要传送的数据按一。将要传送的数据按一定的长度分成多个数据段，这些数据段称为定的长度分成多个数据段，这些数据段称为“分分组组”，发送端把这些，发送端把这些“分组分组”分别发送出去。到达分别发送出去。到达目的地，目的交换机将一个个目的地，目的交换机将一个个“分组分组”按顺序装好，按顺序装好，还原成原文件发送给收端用户，这一过程称为分组还原成原文件发送给收端用户，这一过程称为分组交换。交换。q 进行分组交换的通信网称

3、为分组交换网进行分组交换的通信网称为分组交换网。4.2 分组交换的基本原理分组交换的基本原理q分组交换是基于分组交换是基于“存储转发存储转发”（Store and Forward）的，即数据交换前，先通过缓冲）的，即数据交换前，先通过缓冲存储器进行缓存，然后按队列进行处理和转存储器进行缓存，然后按队列进行处理和转发。基于存储转发交换思想的技术有发。基于存储转发交换思想的技术有“报文报文交换交换”（Message Switching）和）和“分组分组交换交换”（Packet Switching）两种方式。）两种方式。4.2.1 报文交换与分组交换报文交换与分组交换 q报文交换的基本思想是先将用户

4、的报文当做一报文交换的基本思想是先将用户的报文当做一个逻辑单元整体存储在交换机的存储器中，当个逻辑单元整体存储在交换机的存储器中，当所需要的输出电路空闲时，再将该报文发向接所需要的输出电路空闲时，再将该报文发向接收交换机或用户终端，所以，报文交换系统是收交换机或用户终端，所以，报文交换系统是典型的典型的“存储存储转发转发”系统。系统。报文交换与分组交换报文交换与分组交换q 分组交换的思想是从报文交换而来的，同样采用存储分组交换的思想是从报文交换而来的，同样采用存储转发方式，与报文交换的不同在于：分组传输方式由转发方式，与报文交换的不同在于：分组传输方式由于受到一次传输数据的最大长度的限制，需要

5、将用户于受到一次传输数据的最大长度的限制，需要将用户要传送的信息分割为多个数据段，这些数据称为要传送的信息分割为多个数据段，这些数据称为“分分组组”（packet），每分组中有一个分组头，分组头中），每分组中有一个分组头，分组头中主要包含逻辑信道号、分组的序号及其它的控制信息。主要包含逻辑信道号、分组的序号及其它的控制信息。由此可见，分组交换的最小信息单元是分组。发送端由此可见，分组交换的最小信息单元是分组。发送端把这些把这些“分组分组”分别发送出去。到达目的地后，接收分别发送出去。到达目的地后，接收端再将一个个端再将一个个“分组分组”按顺序装好，还原成原来的信按顺序装好，还原成原来的信息给用

6、户，这一过程称为分组交换。进行分组交换的息给用户，这一过程称为分组交换。进行分组交换的通信网称为分组交换网。图通信网称为分组交换网。图4.2是分组形成的过程。是分组形成的过程。 4.2.2 统计时分复用统计时分复用 统计时分复用采用按需分配的方法，即当用户需要统计时分复用采用按需分配的方法，即当用户需要发送数据时才分配给它线路传输资源，不发送数据时不分发送数据时才分配给它线路传输资源，不发送数据时不分配线路传输资源，线路的资源可以为其它用户所使用。配线路传输资源，线路的资源可以为其它用户所使用。统计时分复用统计时分复用 特点特点: 可以充分利用线路传输资源，提高线路的利用率。可以充分利用线路传

7、输资源，提高线路的利用率。 在分组交换中的应用在分组交换中的应用q 统计时分复用是用特殊的标记来识别不同统计时分复用是用特殊的标记来识别不同用户所传送的数据；用户所传送的数据； 例如在分组交换中采用分组头来识别不同例如在分组交换中采用分组头来识别不同用户所传送的数据。用户所传送的数据。示例：示例： 用逻辑通道号作数据组用逻辑通道号作数据组“标记标记” 4.2.3 路由选择和流量控制方式路由选择和流量控制方式 分组交换网的路由选择的基本原则是：分组交换网的路由选择的基本原则是：q 应选择性能最佳的传送路径，通常最为重要的性应选择性能最佳的传送路径，通常最为重要的性能就是端到端传送时延；能就是端到

8、端传送时延；q 应使网内业务量分布尽可能均衡，以充分提高网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；络资源的利用率；q 应具有故障恢复能力，当网络出现故障时，可自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。动选择迂回路由。路由选择算法分类路由选择算法分类q 路由选择算法分为非自适应路由选择算法和自适应路由选择算路由选择算法分为非自适应路由选择算法和自适应路由选择算法两大类。法两大类。q 非自适应路由选择算法也叫静态路由选择策略；非自适应路由选择算法也叫静态路由选择策略；q 自适应路由选择算法又称为动态路由选择策略，即节点的路由自适应路由选择算法又称为动态路由选择策

9、略，即节点的路由表根据网络的负载和链路的状态而不断地变化；表根据网络的负载和链路的状态而不断地变化；q 静态路由选择策略包括泛射路由选择法、固定路由表法和随机静态路由选择策略包括泛射路由选择法、固定路由表法和随机路由选择法；动态路由选择策略包括路由独立路由选择法、集路由选择法；动态路由选择策略包括路由独立路由选择法、集中式路由法和分布路由选择选择法。中式路由法和分布路由选择选择法。 q泛射路由选择法，也称扩散式路由法，这是一种泛射路由选择法，也称扩散式路由法，这是一种最简单的路由算法。当交换节点收到一个分组后，最简单的路由算法。当交换节点收到一个分组后，先检查它是否已经收到过该分组，如果收到过

10、，先检查它是否已经收到过该分组，如果收到过，则将它抛弃；如果未收到过，再判断该分组的目则将它抛弃；如果未收到过，再判断该分组的目的节点是否是本节点后，否则就对除该条线路外的节点是否是本节点后，否则就对除该条线路外的所有线路广播这个分组，直至该分组达到目的的所有线路广播这个分组，直至该分组达到目的节点。其中，最先到达目的节点的分组所经历的节点。其中，最先到达目的节点的分组所经历的路径就是一条最佳路由。路径就是一条最佳路由。（1） 泛射路由选择法泛射路由选择法q 洪泛式路由洪泛式路由选择的优点是具有很高的可靠性。的优点是具有很高的可靠性。q 所有与源节点直接或间接相连的节点都会被访所有与源节点直接

11、或间接相连的节点都会被访问到，所以洪泛式可以被应用于广播。问到，所以洪泛式可以被应用于广播。q 洪泛式的缺点就是产生的通信量负荷过高，额洪泛式的缺点就是产生的通信量负荷过高，额外开销过大，导致分组排队时延加大。外开销过大，导致分组排队时延加大。泛射路由选择的特点泛射路由选择的特点 固定路由表法也称查表路由法，这是一种使用较固定路由表法也称查表路由法，这是一种使用较多的简单算法。在每个交换节点中设置路由表，表是多的简单算法。在每个交换节点中设置路由表，表是在整个系统进行配置根据网络的拓扑结构、链路容量、在整个系统进行配置根据网络的拓扑结构、链路容量、业务量等因素和某些准则计算建立的，并且在此后的

12、业务量等因素和某些准则计算建立的，并且在此后的一段相当时间保持不变。路由表包含路由目的节点地一段相当时间保持不变。路由表包含路由目的节点地址和对应的下一个节点地址，在分组到达后根据分组址和对应的下一个节点地址，在分组到达后根据分组的目的地址查找路由表，进行分组转发。固定路由选的目的地址查找路由表，进行分组转发。固定路由选择法的优点是处理简单，在可靠的负荷稳定的网络中择法的优点是处理简单，在可靠的负荷稳定的网络中可以很好的运行。它的缺点是可以很好的运行。它的缺点是灵活性灵活性差，对于网络差，对于网络中发生的中发生的阻塞阻塞和和故障故障的适应力差。的适应力差。 （2）固定路由表法）固定路由表法 q

13、 当节点收到一个分组，节点当节点收到一个分组，节点随机选择随机选择一条除了分一条除了分组来源的那条路由之外的其它路由。组来源的那条路由之外的其它路由。q 随机路由选择方法的优点是比较简单、稳健性也随机路由选择方法的优点是比较简单、稳健性也较好。由此产生的通信量负荷一般要高于最佳的通信较好。由此产生的通信量负荷一般要高于最佳的通信量负荷，而低于洪泛法产生的通信量负荷。量负荷，而低于洪泛法产生的通信量负荷。q 改进的随机路由选择改进的随机路由选择方法是给每条输出路由分配方法是给每条输出路由分配一个概率，可根据概率来选择路由。这个概率可以是一个概率，可根据概率来选择路由。这个概率可以是基于数据率的基

14、于数据率的，也可以是，也可以是基于费用基于费用。 （3）随机路由选择）随机路由选择q自适应路由选择是自适应路由选择是根据网络状况的变化而动态改变根据网络状况的变化而动态改变的的。路由选择的这种动态改变所依据的条件主要是。路由选择的这种动态改变所依据的条件主要是网络出现的拥塞和故障。网络出现的拥塞和故障。q实现自适应路由选择必须实现自适应路由选择必须在节点之间交换网络状态在节点之间交换网络状态信息信息。交换的信息越频繁，路由选择依据的条件越。交换的信息越频繁，路由选择依据的条件越及时。这些信息本身也会及时。这些信息本身也会增加网络的负荷增加网络的负荷，导致网，导致网络性能下降。络性能下降。q由于

15、这种方法能够提高网络的性能，由于这种方法能够提高网络的性能，路由选择灵活路由选择灵活，所以是目前使用所以是目前使用最普遍的路由选择策略最普遍的路由选择策略。自适应路由选择自适应路由选择（1）独立路由选择）独立路由选择 q 在这类路由算法中，节点只根据自己收集到的有关信在这类路由算法中，节点只根据自己收集到的有关信息（如节点和线路当前运行变化情况）动态作出路由息（如节点和线路当前运行变化情况）动态作出路由选择的决定，而不与其它节点交换路由选择信息，虽选择的决定，而不与其它节点交换路由选择信息，虽然不能正确确定距离本节点较远的路由选择，但还是然不能正确确定距离本节点较远的路由选择，但还是能较好地适

16、应网络流量和拓扑结构的变化。如选择将能较好地适应网络流量和拓扑结构的变化。如选择将报文分组排列在最短输出队列节点上或排列在信息量报文分组排列在最短输出队列节点上或排列在信息量最大、延迟小的队列节点上。最大、延迟小的队列节点上。（2）集中式路由选择）集中式路由选择q 集中式路由选择，同固定路由选择法一样，在每个节集中式路由选择，同固定路由选择法一样，在每个节点上存储一张路由表；但不同的是，集中路由选择算点上存储一张路由表；但不同的是，集中路由选择算法中的节点路由表由网络管理中心定时根据采集的全法中的节点路由表由网络管理中心定时根据采集的全网状态信息进行路由计算，并生成路由表及分送各相网状态信息进

17、行路由计算，并生成路由表及分送各相应节点。这种方法利用了整个网络的信息，所以得到应节点。这种方法利用了整个网络的信息，所以得到的路由选择是完美的，路由信息开销少，实现简单，的路由选择是完美的，路由信息开销少，实现简单，同时也减轻了各节点计算路由选择的负担；但功能过同时也减轻了各节点计算路由选择的负担；但功能过于集中，可靠性较差。于集中，可靠性较差。 （3）分布路由选择）分布路由选择 q在采用分布路由选择算法的网络中，所有节点定在采用分布路由选择算法的网络中，所有节点定期的与其每个相邻节点交换路由选择信息。每个期的与其每个相邻节点交换路由选择信息。每个节点均存储一张以网络中其它每个节点为索引的节

18、点均存储一张以网络中其它每个节点为索引的路由选择表，不断通过相邻节点信息交换来修改路由选择表，不断通过相邻节点信息交换来修改本节点中的路由选择表，以反映相邻节点的变化，本节点中的路由选择表，以反映相邻节点的变化，找出到达目的地的最佳路径。找出到达目的地的最佳路径。q由此可见，在动态路由选择算法中，分布式路由由此可见，在动态路由选择算法中，分布式路由选择算法是优秀的，并且在应用中不断改进，发选择算法是优秀的，并且在应用中不断改进，发展成路由信息协议（展成路由信息协议（Routing Information Protocol，RIP）和开放式最短路径优先（）和开放式最短路径优先（Open Shor

19、test Path First，OSPF）等协议，因此得）等协议，因此得到了广泛的应用。到了广泛的应用。 3、 流量控制流量控制流量控制的必要性：流量控制的必要性：q 网络节点的存储容量有限；网络节点的存储容量有限；q 网内数据流分布不均匀，造成网络的阻塞；网内数据流分布不均匀，造成网络的阻塞；q 严重时，造成网络死锁。严重时，造成网络死锁。拥塞的影响拥塞的影响 流量控制可以使网络的数据发送和处理速度平滑均匀，流量控制可以使网络的数据发送和处理速度平滑均匀，是解决网络拥塞的一个有效手段，是分组交换的重要技术之一。是解决网络拥塞的一个有效手段，是分组交换的重要技术之一。4.2.4 4.2.4 虚

20、电路和数据报传递方式虚电路和数据报传递方式数据报数据报DGDatagramq 每个分组包含完整地址信息，每个分组包含完整地址信息，独立寻找路由独立寻找路由；q 分组到达的分组到达的顺序不同顺序不同，传输时延大，时延，传输时延大，时延差别大；差别大；q 对网络故障适应性强。对网络故障适应性强。面向连接的方式和无连接方式面向连接的方式和无连接方式 虚电路虚电路VCVirtual Circuitq 每次通信要有建立连接、分组传送、清除连每次通信要有建立连接、分组传送、清除连接三阶段；接三阶段；q 虚电路建立后，属于同一呼叫的数据分组均虚电路建立后，属于同一呼叫的数据分组均沿着同一虚电路传送，它不同于

21、电路交换中的沿着同一虚电路传送，它不同于电路交换中的物理连接，而是物理连接，而是逻辑连接逻辑连接；q 传输时延小，时延差别小，分组有序到达，传输时延小，时延差别小，分组有序到达，网络故障时要重新连接。网络故障时要重新连接。无连接方式无连接方式面向连接方式面向连接方式q 在虚电路的信息传输阶段，所有数据分组都沿着在虚电路的信息传输阶段，所有数据分组都沿着已已建立好的连接建立好的连接，经相同的路径到达目的地。，经相同的路径到达目的地。q 中间所经过的中间所经过的每一个交换节点都有一张路由表每一个交换节点都有一张路由表，该，该路由表是在连接建立阶段生成路由表是在连接建立阶段生成的，它包括入端口号、的

22、，它包括入端口号、入入LCN、出端口号、出、出端口号、出LCN，数据分组就是按照此路，数据分组就是按照此路由表进行节点交换，最终传送到目的终端的。由表进行节点交换，最终传送到目的终端的。虚电路路由虚电路路由注：注：DTEData Terminal Equipment，数据终端设备，数据终端设备虚电路路由表虚电路路由表数据报和虚电路的对比数据报和虚电路的对比 （1）数据报省掉了呼叫的建立和清除过程，如果只传）数据报省掉了呼叫的建立和清除过程，如果只传送少量的分组，那么采用数据报方式的送少量的分组，那么采用数据报方式的传输效率传输效率会比较会比较高。高。 （2）对于数据报方式，在网络终点必须）对于

23、数据报方式，在网络终点必须对分组重新排对分组重新排序序。而对于虚电路的方式，不需要对分组重新排序。而对于虚电路的方式，不需要对分组重新排序。（3）在数据报方式下，由于每个数据分组都要独立的）在数据报方式下，由于每个数据分组都要独立的寻找路径，所以单个数据分组寻找路径，所以单个数据分组传输的时延传输的时延较大。而虚电较大。而虚电路一旦建立，单个数据分组的传输时延则会小得多。路一旦建立，单个数据分组的传输时延则会小得多。 （4）数据报方式对网络的）数据报方式对网络的适应能力适应能力较强。较强。 4.3 X.25协议协议 分组交换协议分组交换协议在分组交换过程中数据终端在分组交换过程中数据终端设备（

24、设备（DTE）与分组交换网以及分组交换网内各交）与分组交换网以及分组交换网内各交换节点之间换节点之间关于信息传输过程、信息格式和内容等关于信息传输过程、信息格式和内容等的约定的约定。定义定义 分组交换协议可分为分组交换协议可分为接口协议和网内协议接口协议和网内协议。 DTE(Data Terminal Equipment) X.25协议概述协议概述接口协议接口协议是指是指DTE和与它相连的网络设备之间的通信协议，和与它相连的网络设备之间的通信协议，即即UNI协议；协议；是指网络内部各交换机之间的通信协议，即是指网络内部各交换机之间的通信协议，即NNI协议。协议。 网内协议网内协议 国际标准化组

25、织（国际标准化组织（ISO）和国际电信联盟（）和国际电信联盟（ITU）制定了一）制定了一系列分组交换协议，如：系列分组交换协议，如：X.25、X.75、X.3、X.28、X.29、X.121等，其中等，其中最著名的就是最著名的就是X.25接口协议接口协议。 分组交换协议可分为分组交换协议可分为接口协议和网内协议接口协议和网内协议。 X.25具有如下特点具有如下特点 q提供统一的接口，支持不同类型用户设备的接入；提供统一的接口，支持不同类型用户设备的接入；q具有复用功能；具有复用功能；q流量控制和拥塞控制功能；流量控制和拥塞控制功能；q可靠性高；可靠性高；q信道利用率高。信道利用率高。4.3.1

26、 X.25协议的体系结构协议的体系结构q X.25协议采用分层的体系结构，自下而上分为三层：协议采用分层的体系结构，自下而上分为三层：物理层物理层、数据链路层数据链路层和和分组层分组层，分别对应于，分别对应于OSI参考模型的下三层。参考模型的下三层。DTE DTE/DCE 接接口口 DCE 链链路路逻逻辑辑接接口口 物物理理接接口口 多多信信道道逻逻辑辑接接口口 用用户户高高层层 分分组组层层 数数据据链链路路层层 物物理理层层 用用户户数数据据 H 用用户户数数据据 F F A A C C 信信息息 F FC CS S F F 比比 特特 流流 网网 络络 (a) X X. .2 25 5

27、接接口口逻逻辑辑结结构构 (b) 信信息息流流关关系系 qDTE和和DCE之间的数据传输；之间的数据传输；q在设备之间提供控制信号；在设备之间提供控制信号；q为同步数据流和规定比特速率提供时钟信号；为同步数据流和规定比特速率提供时钟信号；q提供电气地；提供电气地；q提供机械的连接器（如针、插头和插座）。提供机械的连接器（如针、插头和插座）。物理层的主要功能物理层的主要功能q X.25数据链路层协议是在物理层提供的双数据链路层协议是在物理层提供的双向的信息传输通道上，控制信息向的信息传输通道上，控制信息有效、可靠有效、可靠地传送的协议。地传送的协议。q X.25的数据链路层协议采用的是的数据链路

28、层协议采用的是HDLC（高级数据链路控制规程）的一个子集（高级数据链路控制规程）的一个子集LAPB（Link Access Procedure Balanced，平衡型链路访问规程，平衡型链路访问规程）协议。）协议。X.25数据链路层数据链路层LAPBq DTE和和DCE之间的数据传输；之间的数据传输；q 发送和接收端信息的发送和接收端信息的同步同步；q 传输过程中的传输过程中的检错和纠错检错和纠错；q 有效的有效的流量控制流量控制；q 协议性错误的协议性错误的识别和告警识别和告警；q 链路层链路层状态的通知状态的通知。X.25数据链路层主要功能数据链路层主要功能q 所有帧均包含标志所有帧均包

29、含标志F、地址字段、地址字段A、控制字段、控制字段C、帧检、帧检验序列验序列FCS，部分帧还包含信息字段，部分帧还包含信息字段I。LAPB帧的结构帧的结构帧类型与帧结构帧类型与帧结构 数据链路层传送信息的数据链路层传送信息的最小单位是帧最小单位是帧，按照帧所完成的功，按照帧所完成的功能可以把帧分成三类：能可以把帧分成三类：信息帧（信息帧（I I帧）帧）、监控帧（监控帧（S S帧）帧）和和无编号帧（无编号帧（U U帧）帧）。在链路的建立、在链路的建立、断开和复位等控断开和复位等控制过程中使用。制过程中使用。用于传输用于传输分组层的分组层的分组数据。分组数据。用于保证信用于保证信息帧的正确息帧的正

30、确传输。传输。各字段的作用与功能如下：各字段的作用与功能如下： 标志标志F发送和接收端信息的同步；发送和接收端信息的同步；q 标志的长度为标志的长度为8比特，其值为二进制比特，其值为二进制01111110，是帧的界定符。所有的帧必须以是帧的界定符。所有的帧必须以F开头，并以开头，并以F结束。结束。 地址字段地址字段A区分区分DTE和和DCE之间两个传输方向之间两个传输方向上的命令帧和响应帧；上的命令帧和响应帧；q 该字段的长度为该字段的长度为8比特。比特。q 在在DTE和和DCE之间交换的帧有命令帧和响应帧两种：之间交换的帧有命令帧和响应帧两种：帧结构帧结构 命令帧命令帧用来发送信息或产生某种

31、操作；用来发送信息或产生某种操作； 响应帧响应帧是对命令帧的响应。是对命令帧的响应。A地址地址DCE发送的命令帧、发送的命令帧、DTE发送的响应帧发送的响应帧的地址字段；的地址字段；B地址地址DTE发送的命令帧、发送的命令帧、DCE发送的响应帧；发送的响应帧；C和和D地址地址多链路的命令帧和响应帧。多链路的命令帧和响应帧。帧结构帧结构控制字段控制字段C用来区分帧的类型并携带控制信息；用来区分帧的类型并携带控制信息；qLAPB定义了两种工作方式：模定义了两种工作方式：模8方式和模方式和模128方式。方式。 帧结构帧结构 模模8方式就是指发送序号或接收序号在方式就是指发送序号或接收序号在07之间之

32、间循环编号循环编号，控制字段长度均为，控制字段长度均为8比特。比特。 模模128方式则是在方式则是在0127之间循环编号，之间循环编号， 信息帧信息帧和和监控帧监控帧的控制字段长度为的控制字段长度为16比特，比特， 无编号帧无编号帧控制字段长度为控制字段长度为8比特。比特。LAPB帧的控制字段帧的控制字段q 信息帧信息帧用于传输分组层的用于传输分组层的分组数据分组数据，只在数据传输过程中，只在数据传输过程中使用。使用。q 信息帧的识别标志是信息帧的识别标志是C字段的第字段的第1比特为比特为“0”；q C字段还包含发送序号字段还包含发送序号N(s)和接收序号和接收序号N(r)，用于帧接收，用于帧

33、接收的的肯定证实肯定证实，N(S)为本帧的序号，为本帧的序号，N(r)为期望接收的下一帧为期望接收的下一帧的序号。在模的序号。在模8基本方式中，基本方式中， N(S)为为3bit。q C字段中的第字段中的第5比特位称作比特位称作探询（探询（poll）/最终（最终（final）位，位，即即P/F位。位。P对应命令帧；对应命令帧；F对应响应帧。对应响应帧。 I帧是命令帧，所以总为探询位（帧是命令帧，所以总为探询位（P）；）； P0，该位不起作用；，该位不起作用； P=1，表示要探询对端的状态。，表示要探询对端的状态。信息帧（信息帧（I帧）的控制字段帧）的控制字段q 监控帧用于保护信息帧的正确传输监

34、控帧用于保护信息帧的正确传输，它没有，它没有I字字段，只在数据传输过程中使用。段，只在数据传输过程中使用。q 监控帧的识别标志是监控帧的识别标志是C字段的第字段的第1比特位和第比特位和第2比特位分别为比特位分别为“1”和和“0”;q 第第3、4比特位用于区分不同类型的监控帧。比特位用于区分不同类型的监控帧。 监控帧有三种：监控帧有三种：RR帧（接收准备好）、帧（接收准备好）、RNR帧帧（接收未准备好）、（接收未准备好）、REJ帧（拒绝帧）帧（拒绝帧） 监控帧的控制字段包含接收序号监控帧的控制字段包含接收序号N（R）；）；q 监控帧即可以是命令帧也可以是响应帧，所以监控帧即可以是命令帧也可以是响

35、应帧，所以其其C字段第字段第5比特位为比特位为P或或F位。位。监控帧（监控帧（S帧）的控制字段帧）的控制字段LAPB帧的控制字段帧的控制字段监控帧的三种类型监控帧的三种类型q RR帧：已经正确接收到编号为帧：已经正确接收到编号为N（R）1及以前的及以前的I帧，帧，并准备好接收第并准备好接收第 N（R）个信息帧）个信息帧；q RNR帧：已经正确接收到编号为帧：已经正确接收到编号为 N（R）1及以前及以前的的I帧，但此时处于忙状态帧，但此时处于忙状态暂时不能接收新的暂时不能接收新的I帧帧；q REJ帧：选择性拒绝。它只要求指定的帧重传，表帧：选择性拒绝。它只要求指定的帧重传，表示已经正确接收到编号

36、为示已经正确接收到编号为N(R)1及以前的及以前的I帧，帧，请请求对方重新发送编号从求对方重新发送编号从 N（R）开始的）开始的I帧。帧。q 无编号帧在链路的建立、断开和复位无编号帧在链路的建立、断开和复位等控制过程中使用。等控制过程中使用。q 无编号帧的识别标志是无编号帧的识别标志是C字段的第字段的第1比特位和第比特位和第2比特位均为比特位均为“1”。第。第5比特位是比特位是P/F位。无编号帧包括六种类型，第位。无编号帧包括六种类型，第3、4、6、7、8比特位用于区分：比特位用于区分：q无编号帧除无编号帧除FRMR之外，都没有之外，都没有I字段。字段。无编号帧（无编号帧（U帧）的控制字段帧）

37、的控制字段 SABM（置异步平衡方式）（置异步平衡方式） DISC（断开）（断开） DM（已断开方式）（已断开方式） UA（无编号确认）（无编号确认） FRMR（帧拒绝）（帧拒绝） SABME（置扩展的异步平衡方式）。（置扩展的异步平衡方式）。 SABM：命令帧，用于请求建立链路，接收方可以用：命令帧，用于请求建立链路，接收方可以用UA帧帧表示同意建立链路，用表示同意建立链路，用DM帧表示拒绝建立链路。帧表示拒绝建立链路。DISC：命令帧，用于通知对方断开链路连接；接收方用：命令帧，用于通知对方断开链路连接；接收方用UA表示同意断开连接。表示同意断开连接。 DM：响应帧，表示本方已处于链路断开

38、的状态，该帧还可：响应帧，表示本方已处于链路断开的状态，该帧还可以作为对以作为对SABM命令的否定回答。命令的否定回答。 UA：响应帧，对无编号命令帧的肯定回答。：响应帧，对无编号命令帧的肯定回答。 FRMR：响应帧，通知对方出现了用重发无法恢复的差错：响应帧，通知对方出现了用重发无法恢复的差错状态。状态。FRMR包含信息字段，提供拒绝的原因包含信息字段，提供拒绝的原因。 SABME：命令帧，与：命令帧，与SABM作用一致，但是通信双方按模作用一致，但是通信双方按模128方式工作。方式工作。无编号帧（无编号帧（U帧）的类型帧）的类型 信息字段信息字段Iq 只有信息帧和无编号帧中的只有信息帧和无

39、编号帧中的FRMR帧会包含信息字帧会包含信息字段。信息帧中的信息字段为段。信息帧中的信息字段为来自分组层的分组数据来自分组层的分组数据。FRMR帧的信息字段为拒绝的原因。帧的信息字段为拒绝的原因。 帧检验序列帧检验序列FCSq 帧检验序列为帧检验序列为16比特，用来检查帧通过链路传输比特，用来检查帧通过链路传输可能产生的错误。可能产生的错误。FCS在发送方按照特定的算法对发在发送方按照特定的算法对发送信息进行计算而产生，并附于帧尾；在接收端通过送信息进行计算而产生，并附于帧尾；在接收端通过检查检查FCS来判别在传输过程中是否发生了错误。来判别在传输过程中是否发生了错误。帧结构帧结构q 数据链路

40、层完成的主要功能就是数据链路层完成的主要功能就是建立数据链建立数据链路路，提供有效可靠的分组信息的传输提供有效可靠的分组信息的传输。q X.25数据链路层所完成的工作主要可以分数据链路层所完成的工作主要可以分为三个阶段：为三个阶段：数据链路层工作原理数据链路层工作原理 链路建立链路建立 信息传输信息传输 链路断开链路断开为了保证数据链路层的正常工作，为了保证数据链路层的正常工作，X.25定义了一些系统参数：定义了一些系统参数：N（S）：发送序号，在信息帧中，用来表示该信息帧的编号。）：发送序号，在信息帧中，用来表示该信息帧的编号。 N（R）：接收序号，在信息帧和监控帧中，用来通知对端本）：接收

41、序号，在信息帧和监控帧中，用来通知对端本端希望接收的下一个信息帧的编号。端希望接收的下一个信息帧的编号。 V（S）：发送变量，存在于通信实体（）：发送变量，存在于通信实体（DTE或或DCE）中，用）中，用来保存来保存下一个发送的信息帧的编号下一个发送的信息帧的编号。 V（R）：接收变量，存在于通信实体（）：接收变量，存在于通信实体（DTE或或DCE）中，用）中，用来保存来保存希望接收的下一个信息帧的编号希望接收的下一个信息帧的编号。 K：允许未证实的最大帧数，也就是通常所说的：允许未证实的最大帧数，也就是通常所说的最大窗口数最大窗口数。 T：时钟，又叫定时器。：时钟，又叫定时器。数据链路层的参

42、数数据链路层的参数X.25分组层分组层 X.25分组层在分组层在DTE与与DCE接口之间控制接口之间控制虚呼虚呼叫叫分组数据通信的协议。分组数据通信的协议。q 在在X.25接口为每个用户呼叫提供一个逻辑信道；接口为每个用户呼叫提供一个逻辑信道；q 通过通过逻辑信道群号（逻辑信道群号（LCGN）和和逻辑信道号逻辑信道号（LCN）来区分与每个用户呼叫有关的分组；来区分与每个用户呼叫有关的分组；q 为每个用户的呼叫连接提供有效的分组传输，包为每个用户的呼叫连接提供有效的分组传输，包括括顺序编号、分组的确认和流量控制顺序编号、分组的确认和流量控制过程；过程；q 提供建立和清除交换虚电路连接的方法；提供

43、建立和清除交换虚电路连接的方法；q 监测和恢复分组层的差错。监测和恢复分组层的差错。 分组的类型与结构分组的类型与结构q 分组层传送信息的最小单位为分组。分组层传送信息的最小单位为分组。q 分组的种类主要分为两大类：分组的种类主要分为两大类：q 数据链路层通过数据链路层通过I帧来承载分组信息，帧来承载分组信息，不管何种类不管何种类型的分组均放在型的分组均放在I帧的信息字段中帧的信息字段中，每一个，每一个I帧包含一帧包含一个分组。个分组。 数据分组，即真正承载用户信息的分组；数据分组，即真正承载用户信息的分组； 控制分组，用于虚呼叫连接的建立、清除和恢复；控制分组，用于虚呼叫连接的建立、清除和恢

44、复；分组头格式分组头格式q 分组是由分组是由分组头分组头和和分组数据分组数据组成。组成。q 分组头含有分组头含有3个字段，共个字段，共3个字节，这个字节，这3个字段分个字段分别为：别为：通用格式识别符、逻辑信道群号和逻辑信道通用格式识别符、逻辑信道群号和逻辑信道号、分组类型识别符号、分组类型识别符。GFI比特 8 7 6 5 4 3 2 1LCGNLCNPTI虚电路与逻辑信道虚电路与逻辑信道q 虚电路是在虚电路是在DTE-DTE之间建立的虚连接，存在于之间建立的虚连接，存在于端到端到端端之间；逻辑信道是之间；逻辑信道是DTE-DCE接口或中继线上可分配的接口或中继线上可分配的资源，存在于资源，

45、存在于点到点点到点之间；之间；q 一条线路上可以存在多个逻辑信道。一条线路上可以存在多个逻辑信道。一条虚电路是由一条虚电路是由多个逻辑信道连接而成；多个逻辑信道连接而成；q 每条线路的逻辑信道号是独立分配每条线路的逻辑信道号是独立分配的，同一条虚电路的，同一条虚电路在不通线路上的逻辑信道号可能是不相同的；在不通线路上的逻辑信道号可能是不相同的；q 逻辑信道是一直存在的逻辑信道是一直存在的，它分为占用和空闲两种状态；，它分为占用和空闲两种状态；虚电路（不包括永久虚电路）随着通信的开始而建立虚电路（不包括永久虚电路）随着通信的开始而建立，通，通信结束后就被清除。信结束后就被清除。 通用格式识别符（

46、通用格式识别符（GFI） q GFI由分组头的第一个字节的由分组头的第一个字节的58位组成，共位组成，共4个个比特，它定义了分组的一些通用功能；比特，它定义了分组的一些通用功能；q Q比特用来区分分组是用户数据（比特用来区分分组是用户数据（Q=0）还是控制）还是控制信息（信息（Q=1）；）；q D比特用来标识数据分组是比特用来标识数据分组是DTE到到DCE的本地确认的本地确认（D=0）还是）还是DTE到到DTE的端到端确认（的端到端确认（D=1），），q SS比特用来表示分组的顺序编号是模比特用来表示分组的顺序编号是模8方式方式（SS=01）还是模）还是模128方式（方式（SS=10）。）。Q

47、 D S S比特 8 7 6 5分组类型识别符（分组类型识别符（PTI）q 分组类型识别符为分组类型识别符为8比特，用于识别不同的分组。比特，用于识别不同的分组。分组可以划分成两大类：分组可以划分成两大类：数据分组数据分组和和控制分组。控制分组。q 数据分组用于传送用户数据。数据分组用于传送用户数据。P（R）8 7 6 5 4 3 2 1P（S）M0 发送分组序号发送分组序号P（S）；）； 接收分组序号接收分组序号P（R）；）；以便于分组层的流量控制和重发纠错以便于分组层的流量控制和重发纠错 M比特为后续数据比特，用于用户报文分段，比特为后续数据比特，用于用户报文分段，M=1表示该数表示该数据

48、分组之后还有属于同一报文的分组，据分组之后还有属于同一报文的分组，M=0表示该数据分组是表示该数据分组是报文的最后一个分组。报文的最后一个分组。分组类型识别符（分组类型识别符（PTI）q 流量控制分组的作用类似于数据链路层的监控帧，流量控制分组的作用类似于数据链路层的监控帧，包含接收分组序号包含接收分组序号P（R）（）（GFI的的68位）。位）。q 其它控制分组用于呼叫的建立、清除，差错恢复其它控制分组用于呼叫的建立、清除，差错恢复等。等。分组层工作原理分组层工作原理q 分组层所要完成的功能就是在分组层所要完成的功能就是在DTE与与DCE接口接口之间之间建立虚电路连接建立虚电路连接，传输分组信

49、息传输分组信息以及在通信结以及在通信结束时束时清除虚电路连接清除虚电路连接(交换虚电路交换虚电路) ，对于永久虚电，对于永久虚电路则仅有数据传输阶段。路则仅有数据传输阶段。 q 分组层的系统参数和变量主要有：分组层的系统参数和变量主要有： P（S）：发送分组号）：发送分组号 P（R）：接收分组号）：接收分组号 发送窗口：可以发送的未确认的最大分组数发送窗口：可以发送的未确认的最大分组数 发送计时器：与数据链路层的发送计时器：与数据链路层的T功能一致功能一致 帧中继技术的发展与应用帧中继技术的发展与应用q 人们对快速数据通信的需求不断增长，人们对快速数据通信的需求不断增长，80年代初诞生；年代初

50、诞生；q 帧中继具有高速率、低时延、动态分配带宽的特点；帧中继具有高速率、低时延、动态分配带宽的特点；q 可在原有的可在原有的X.25接口上进行软件升级，不需要进行硬件改造。接口上进行软件升级，不需要进行硬件改造。q 最典型的一种应用，是用于最典型的一种应用，是用于局域网互连局域网互连。帧中继技术采用动态。帧中继技术采用动态带宽分配技术，当用户的信息传输量较小时，其空闲带宽可让给带宽分配技术，当用户的信息传输量较小时，其空闲带宽可让给其他用户来传输突发数据。此外，在网络业务量很大甚至发生了其他用户来传输突发数据。此外，在网络业务量很大甚至发生了拥塞的时候，帧中继可通过拥塞的时候，帧中继可通过承

51、诺的信息速率承诺的信息速率（CIRCommitted Information Rate），按照用户信息的优先级和公平性原则，控），按照用户信息的优先级和公平性原则，控制用户终端传送的信息量，丢弃超过制用户终端传送的信息量，丢弃超过CIR的帧，保证未超过的帧，保证未超过CIR的的帧可靠传输。帧可靠传输。4.4 帧中继帧中继q 帧中继是在数据链路层上使用简化的方式传送和交换数据帧中继是在数据链路层上使用简化的方式传送和交换数据单元的一种技术。单元的一种技术。q 它简化了协议，只完成它简化了协议，只完成OSI的物理层和数据链路层的核心的物理层和数据链路层的核心功能，交换节点不再进行纠错、重发等工作，而是交由用户终功能，交换节点不再进行纠错、重发等工作，而是交由用户终端来完成，从而提