五.分组交换和分组交换网.ppt

1、第5章分组交换和分组交换网络，5.1分组交换技术和分组交换网络，分组交换也叫分组交换。将待传输的数据按照一定长度分成多个数据段，这些数据段称为“包”，发送方分别发送这些“包”。到达目的地后，目的地交换机按顺序打包每个“数据包”，并将其恢复为原始文件，然后将其发送给接收用户。这个过程叫做分组交换。用于分组交换的通信网络被称为分组交换网络。5.2分组交换的基本原理，5.2.1分组传输模式(资源共享模式)，图5.1统计时分复用(STDM)分组传输采用统计时分复用(STDM)模式。5.2.2数据包的形成，来自数据终端的用户数据可能是一条很长的消息，所以我们需要将消息分成几个段，并添加数据包报头，形成一

2、个完整的数据包，如图5.2所示。图5.2分组形成，5.2.3分组交换，当一个分组从发送终端传输到接收终端时，它必须沿某一路径通过分组交换网络。那么数据包是如何穿过网络的呢？目前，有两种方法来实现它：数据报和虚拟电路。1.数据报)2。虚电路，数据报，以数据报的方式，数据包被独立处理，每个数据包都包含目的地址信息，并且它们彼此独立地寻找路径。同一消息的不同数据包可能沿着不同的路径到达目的地。在这种技术中，要独立处理的数据包称为数据报，即虚拟电路。虚电路是指通信终端在发送和接收数据之前在网络中建立逻辑连接。在通信过程中，用户数据按顺序沿着逻辑连接到达目的地。请注意，虚电路指的是逻辑连接，而不是特殊的

3、物理路径。同一条线路可以同时被多个虚电路使用。分组交换网络提供了两种虚拟电路交换方法，一种是交换虚拟电路(SVC)，又称虚拟呼叫(Virtual Call)，另一种是永久虚拟电路(PVC)。与虚电路相比，(1)数据报省去了呼叫建立和清除的过程。如果只传输几个包，数据报的传输效率会更高。(2)对于数据报模式，由于每个数据包在网络中独立传输，数据包不一定按照传输顺序到达网络端点，因此数据包必须在网络端点重新排序。对于虚电路模式，数据包根据已建立的路径顺序通过网络，无需在网络末端对数据包重新排序。(3)在数据报模式下，因为每个数据包必须找到自己的路径，所以单个数据包的传输延迟很大。一旦虚拟电路建立，

4、单个数据包的传输延迟将会小得多。(4)数据报对网络有很强的适应性。5.2.4路由，分组交换网络的主要功能是接受来自源站的分组，并将它们传输到目的站。由于网络中通常有许多从源站到目的站的路由，所以为了完成分组传输的任务，必须选择其中的一条，这就是路由功能。几种常见的路由策略有：固定路由、通用路由、随机路由、自适应路由、5.2.5流量控制。分组交换网络中每个节点交换机的处理能力和每条线路的传输能力是一定的，但是用户终端发送分组的时间和数量是一定的，如果数据流没有得到控制，可能会导致网络中数据流的分布不均匀，一些节点和线路中的数据流超过其处理能力或传输能力，导致网络拥塞。在严重的情况下，数据包无法在

5、网络中传输，会不断被丢弃，导致源节点无法发送新数据，目的节点无法接收数据包，从而导致死锁。、流量控制方法、滑动窗口预约许可方法、5.2.6分组交换的工作过程、5.3分组交换协议X.25协议和5.3.1分组交换协议结构。X.25协议是数据终端设备(DTE)和数据电路终端设备(DCE)之间的接口程序。它最初于1976年颁布，并于1980年、1984年、1988年和1993年进行了几次修订。它是目前使用最广泛的分组交换协议。x25协议定义了帧和包的结构。数据传输通道的建立和发布、数据传输等流程；顺序控制、错误控制和流量控制机制；以及分组交换提供的基本服务和可选服务。X.25属于接口规则，没有定义路由

6、算法，属于分组交换网络的内部控制功能，由每个制造商决定。(参见分组交换工程p163-165)x . 25协议分为三层：物理层、数据链路层和分组层，每层功能独立，如图5.7所示。图5.7 X.25的分层结构和图5.3.2 X.25的物理层物理层物理层执行的主要功能如下：在数字地面设备和DCE接口提供数据传输；在设备之间提供控制信号；提供时钟信号以使数据流与指定比特率同步；提供电气接地。提供机械连接器(如插脚、插头和插座)。5 . 3 . 325数据链路层LAPB，25数据链路层规定是控制信息在物理层提供的双向信息传输管道上传输。一般来说，X.25的数据链路层采用LAPB(平衡链路接入过程)，这是

7、HDLC(高级数据链路控制过程)的一个子集。根据帧的功能，帧可以分为三类：信息帧(1帧)、监控帧(S帧)和无编号帧(U帧)。LAPB框架的基本结构如图5.8所示。所有帧包括标志f、地址字段a、控制字段c、帧校验序列FCS，并且一些帧还包括信息字段I。图5.8 LAPB帧的基本结构，5 . 3 . 325的分组层(虚拟呼叫的控制原理)，以及25分组层使用链路层提供的服务在DTE-DCE接口交换分组。它根据动态时分复用方法将一条逻辑链路分成多个子逻辑信道，允许多个用户终端或进程同时使用一条逻辑链路，以充分利用线路资源。分组层的主要功能是为X.25接口上的每个用户呼叫提供一个逻辑信道；与每个用户呼叫

8、相关的分组通过逻辑信道组号(LCGN)和逻辑信道号(LCN)来区分。为每个用户的呼叫连接提供有效的包传输，包括顺序编号、包确认和流控制过程；提供交换虚拟电路和永久虚拟电路之间的连接；提供了一种建立和清除交换虚电路连接的方法；监控和恢复包层错误。虚拟电路和逻辑通道。我们之前已经分别介绍了虚电路和逻辑通道的概念，那么它们之间有什么联系和区别呢？(1)虚拟电路是数字地面终端设备和数字地面终端设备之间建立的虚拟连接，自始至终都存在；逻辑信道是DTE-DCE接口或中继线上的可分配资源，它点对点存在，一条线路上可以存在多个逻辑信道。虚拟电路是通过连接多个逻辑通道形成的。每条线路的逻辑通道号是独立分配的，不

9、可通过线路上同一虚拟电路的逻辑通道号可能不同。(2)逻辑信道始终存在，分为占用和空闲两种状态；虚电路(不包括永久虚电路)在通信开始时建立，并在通信后清除。呼叫建立过程、呼叫拒绝、呼叫清除过程、5.4分组交换、5.4.1分组交换结构、分组交换网络的终端用户和网络之间的接口标准是统一的，并且几乎所有分组交换设备提供商都遵守并实施了这些标准。然而，对于网络内通信规则、分组交换机的设计以及网络的维护、管理和控制，没有统一的标准。各厂商的内部协议互不兼容，分组交换网络设备也多种多样，没有统一的结构。分组交换机的基本结构和分组交换机的交换单元的基本功能与电路交换机相同，即从输入端口向输出端口发送信息。接口

10、单元接口单元包括用户线接口单元和中继线接口单元。其功能包括：用户线路的监控、分组和分解、差错控制、传输控制程序的控制等。控制单元控制单元用于控制整个系统，其功能包括：呼叫处理、流量控制、路由选择、系统配置等。控制单元的功能通常由软件完成。5.4.2性能指标，分组交换机的主要性能指标包括：(1)端口数量，包括同步端口和异步端口的数量。(2)吞吐量，表示交换机每秒可以处理的数据包数量。当给出这个索引时，必须给出包长度，通常是128字节/包。(3)每秒可处理的呼叫数。通常，索引是数据包不传输时给出的值。(4)路由号，表示交换机可以与其他交换机连接，并可以选择路由。(5)平均数据包处理延迟是指将数据包

11、从输入端口传输到输出队列所需的平均处理时间。当给出这个索引时，也有必要指出包的长度。(6)为用户提供选择补充服务的能力。(7)支持X.25和其他协议的版本时间。(8)提供非标准接口的能力，如软件开发实验室和平衡计分卡。5.5分组交换，5.5.1分组交换网的组成，网络拓扑，分组交换网的基本结构，5.5.2中国公共分组交换网(CHINAPAC)，是中国建立的第一个公共分组交换网，是法国SESA公司于1988年引进的试验网，于1989年11月正式投入使用。由于网络覆盖面小、端口少，无法满足信息量大、分布广的企业和部门的需求。原邮电部决定扩大中国公共分组交换网。扩展的公共分组数据交换网(简称CHINAPAC)于1993年建成并投入使用，由主干网和区域网组成。5.5.3网络号为了实现公共数据通信网的国际国内互联通信，CCITT制定了国际统一的网络编号方案.国际数据号码最多由14位十进制数字组成，其中前位数字P是国际呼叫的前缀，其值由各国决定，中国采用“0”。以下四位称为数据网络识别码(DNIC)，由三个数据国家代码(DCC)和一个网络代码组成。DCC的第一个数字Z是区域号码，世界被分成6个区域，数字2-7(Z=0