X.25及帧中继交换技术ppt课件

1、1,第五章X.25及帧中继交换技术,基本概念、分层结构及协议、设备,2,分组交换协议,分组交换协议：是在分组交换过程中数据终端设备（DTE）与分组交换网以及分组交换网内各交换节点之间关于信息传输过程、信息格式和内容等的约定。 接口协议： DTE和与它相连的网络设备之间的通信协议，即UNI（User-Network Interface)协议 网内协议:是指网络内部各交换机之间的通信协议，即NNI协议。 国际标准化组织（ISO）和国际电信联盟（ITU）制定了一系列分组交换协议，如：X.25、X.75、X.3、X.28、X.29、X.121等，其中最著名的就是X.25接口协议。,3,X.25：197

2、6提出，1980、1984、1988、1993多次修改，是DTE和数据电路终接设备（DCE，data circuit-terminating equipment)之间的接口协议。 主要功能是描述如何建立虚电路、传输数据、拆除链路、拆除虚电路, 以及差错控制、流量控制、情况统计等，并提供可选业务和配置功能,5.1 X.25概述,4,X.25协议是标准化的接口协议，任何要接入到分组交换网的终端设备必须在接口处满足协议的规定。要接入到分组交换网的终端设备不外乎两种，一种是具有X.25协议处理能力、可直接接入到分组交换网的终端，我们称之为分组型终端（PTPacket Terminal）；另一种是不具有

3、X.25协议处理能力、必须经过协议转换才能接入到分组交换网的终端，我们称之为非分组型终端（NPTNon-Packet Terminal）。,5,其中完成协议转换的设备被称作分组装拆设备（PADPacket Assembler/Disassembler），利用PAD可实现PT和NPT之间、相同用户协议的NPT之间以及不同用户协议的NPT之间经分组交换网的通信。常见的NPT多为字符型终端，ITU-T（原CCITT）专门为这一类终端的PAD制定了一组建议，称作3X建议，包括描述PAD功能及其控制参数的X.3建议，描述PAD到本地字符型终端的X.28建议，描述PAD至远端PT或远端PAD的X.29建议

4、。,6,X.25网络结构和通信协议,X.25为分组终端PT与分组交换机DCE之间的通信协议。,X.28为非分组终端NPT与分组适配器PAD之间的通信协议。,X.3规范PAD内部功能操作。,X.29为PAD之间或PT与PAD之间的通信协议。,7,分组交换网的协议及其相互关系,分组交换网的用户协议、接口协议和网内协议的位置和相互关系如下图所示。,8,5.2 X.25的分层结构及协议,9,X.25的物理层协议规定了DTE和DCE之间接口的电气特性、功能特性和机械特性以及协议的交互流程。与分组交换网的端口相连的设备称作DTE，它可以是同步终端或异步终端，也可以是通用终端或专用终端，还可以是智能终端。D

5、CE是DTE-DTE远程通信传输线路的终接设备，主要完成信号变换、适配和编码等功能，对于模拟传输线路，它一般为调制解调器（Modem），对于数字传输线路，则为多路复用器或数字信道接口设备。,5.2.1 物理层,10,5.2.2 数据链路层,在物理层之上实施信息传输控制，规定了在DTE和DCE之间交换分组的过程，功能包括： 检测和纠正传输差错，CRC校验，发现出错自动请求重发； 帧装/拆及帧同步； 帧排序和正确接收确认； 数据链路建立、拆除和复位控制； 流量控制。,11,X.25的数据链路层协议采用的是HDLC（高级数据链路控制规程）的一个子集LAPB（Link Access Procedure

6、 Balanced，平衡型链路访问规程）协议。HDLC提供两种链路配置，一种是平衡配置，另一种是非平衡配置。非平衡配置可提供点到点链路和点到多点链路。平衡配置只提供点到点链路。由于X.25数据链路层采用的是LAPB协议，因而X.25数据链路层只提供点到点的链路方式。,12,1.HDLC帧结构,1、帧类型与帧结构 数据链路层传送信息的最小单位是帧，按照帧所完成的功能可以把帧分成三类：信息帧（I帧）、监控帧（S帧）和无编号帧（U帧）。LAPB帧的基本结构如图5.10所示，所有帧均包含标志F、地址字段A、控制字段C、帧检验序列FCS，部分帧还包含信息字段I。,图5.10 LAPB帧的结构,13,各字

7、段的作用与功能如下： 标志F:标志的长度为8比特，其值为二进制01111110，是帧的界定符。所有的帧必须以F开头，并以F结束。 地址字段A:该字段的长度为8比特。在DTE和DCE之间交换的帧有命令帧和响应帧两种。(A/B),14,控制字段C:LAPB定义了两种工作方式：模8方式和模128方式.指发送序号或接收序号编号（0-7，0-127）,15,2、数据链路层工作原理 数据链路层完成的主要功能就是建立数据链路，利用物理层提供的服务为分组层提供有效可靠的分组信息的传输。X.25数据链路层所完成的工作主要可以分为三个阶段，即数据链路层所处的三种状态，它们是：链路建立、信息传输和链路断开。为了保证

8、数据链路层的正常工作，X.25定义了一些系统参数和变量，常用的有以下几个：N(S)、N(R)、V(S)、V(R)、K、T,16,5.2.3 分组层,1. 分组层的功能 为每个用户呼叫第一次通信提供一个逻辑信道； 通过逻辑信道(LCN)区分每个用户呼叫的分组； 提供有效的分组传输，包括序号确认和流量控制； 提供交换虚电路(SVC)和永久虚电路(PVC)连接； 提供建立和清除交换虚连接方法； 检测和恢复分组差错。,17,1、分组的类型与结构 分组层传送信息的最小单位为分组。分组的种类有多种，但主要分为两大类：一类是数据分组，即真正承载用户信息的分组；另一类是控制分组，用于虚呼叫连接的建立、清除和恢

9、复。数据链路层通过I帧来承载分组信息，不管何种类型的分组均放在I帧的信息字段中，每一个I帧包含一个分组。分组与I帧的关系如图5.14所示。,图5.14 分组与I帧的关系,18,图5.15 分组头格式,分组是由分组头和分组数据组成。分组头的格式如图5.15所示。分组头含有3个字段，共3个字节，这3个字段分别为：通用格式识别符(GFI:generic format identifier)、逻辑信道群号和逻辑信道号(LCGN +LCN:Login channel group number +logic channel number)、分组类型识别符(PTI:packet type identifer

10、),19,（1）通用格式识别符（GFI） GFI由分组头的第一个字节的58位组成，共4个比特，其格式如图5.16所示。它定义了分组的一些通用功能，Q比特用来区分分组是用户数据（Q=0）还是控制信息（Q=1），D比特用来标识数据分组是DTE到DCE的本地确认（D=0）还是DTE到DTE的端到端确认（D=1），SS比特用来表示分组的顺序编号是模8方式（SS=01）还是模128方式（SS=10）。,图5.16 GFI格式,20,（2）逻辑信道群号和逻辑信道号（LCGN+LCN） X.25采用统计时分复用的方式共享DTE-DCE之间的接口带宽，因此我们可以把该接口划分成多个逻辑信道。LCGN和LCN就

11、是用来区分这些逻辑信道的，共12比特，可以提供4095个逻辑信道号（1-4095，“0”被保留用作特殊用途）。 （3）分组类型识别符（PTI） 分组类型识别符为8比特，用于识别不同的分组。分组可以划分成两大类：数据分组和控制分组（流量控制分组和其它控制分组）。如表5.5所示。,21,2、分组层工作原理 分组传送方式采用的是统计时分复用，它将一条逻辑链路按照动态时分复用的方法划分成多个逻辑信道，允许多个通信同时使用一条逻辑链路，实现了资源共享。我们用逻辑信道号LCN来标识每一个逻辑信道，LCN只在DTE与DCE接口或中继线上的点到点之间有效，即在DTE与DCE接口或中继线上的每段线路上，逻辑信道

12、号是独立分配的。,22,5.3 X.25分组网络的设备,1分组交换机，完成终端与交换机间接口协议(X.25)和交换机间信令协议，完成分组消息的存储转发和提供分组网服务支持。 2网路管理中心，与分组交换机共同协作保证网路正常运行。 3分组装拆设备，完成非分组终端的X.25协议格式转换、装/拆分组、分组复用等。 4远程集中器，类似分组交换机，但无路由功能。,23,分组交换网的工作原理,交换机将分组进行存储，然后根据包含在分组头中的控制信息及分组交换网的路由选择策略转发分组，来自不同通信的分组在网内以统计时分复用的方式被传送。分组被传送到目的交换机，如果目的终端是NPT，则由PAD把分组恢复成原始报

13、文；如果目的终端是PT，则只需把分组按照顺序传送到该终端即可。分组交换很容易实现在不同速度和不同规程的终端间通信，而这在电路交换方式中是很困难的。分组交换网可提供虚电路和数据报交换方式。图5.27是分组交换网的基本工作原理。,24,目前国内常用的网络 CHINANET：中国公众计算机互联网 CHINADDN：中国共用数字数据网 CHINAPAC：中国公用分组交换网 CHINAFRN：帧中继网 PSTN：公共电话交换网 网络互联，资源共享。,25,5.6 帧中继 5.6.1 帧中继技术的发展与应用 帧中继具有高速率、低时延、动态分配带宽的特点，最典型的一种应用，也是应用最多的是用于局域网互连。局

14、域网上常常会产生大量的突发数据，争用网络的带宽资源。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，控制用户终端传送的信息量，丢弃超过CIR的帧，保证未超过CIR的帧可靠传输。这些特性使得帧中继技术特别适用于局域网的互连。图5.34是采用帧中继技术进行局域网互连的图示。,26,5.6.2 帧中继技术的特点 帧中继（FR）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。

15、帧中继技术源自于ISDN，最早是作为ISDN的一种新的分组业务提出的，它简化了协议，只完成OSI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，而是交由用户终端来完成，这样就简化了交换节点的协议处理，提高了数据通信的速率。但这种简化是基于以下两个前提的： 数字与光纤传输线路逐步取代了模拟线路，通信传输的质量得到了极大的提高。 用户终端的智能化程度大大提高。,27,帧中继技术的特点主要有以下几点： （1)帧中继协议处理大为简化。与X.25比较，特点： 只有物理层和链路层，网内节点处理大为简化，处理效率高，网络吞吐量高，通信时延低 帧信息长度长，最大可达1600字节/帧。 在链路

16、层完成动态复用、透明传输和差错检测。网内节点只检错不纠错，出错帧丢弃，无重传机制，额外开销小。,X.25和帧中继协议栈比较,28,（2）帧中继的控制信令和用户数据是在彼此分离的逻辑通道上传输的。,29,（3）帧中继采用面向连接的交换技术，可以提供交换虚电路（SVC）业务和永久虚电路（PVC）业务。目前帧中继网的应用主要是PVC方式。 （4）帧中继数据流的复用和交换在二层进行。分组交换的最小单位是分组，分组的寻址和选路在X.25的三层完成；帧中继最小传送单位为帧，帧的寻址和选路在二层完成。 （5）帧中继提供拥塞控制和带宽管理机制。,30,5.6.3 帧中继协议 1、帧中继协议结构 从1988年I

17、TU-T（原CCITT）推出帧中继的第一个协议标准开始，ITU-T制定了多项帧中继协议标准。与分组交换协议类似，ITU-T只对帧中继的UNI协议进行了标准化，而对交换结点之间的NNI协议没有标准化，一般网内NNI协议都是采用标准化的UNI协议的某种变型。图5.38是帧中继的协议结构。,31,图5.38 帧中继的协议结构,32,由帧中继的协议结构可知，帧中继协议的主要组成部分是数据链路层协议，它是LAPF的子集，称为数据链路核心协议（DL- CORE）。LAPF（Link Access Procedures to Frame Mode Bearer Services）是帧方式承载业务的数据链路层

18、协议和规程，包含在ITU-T的Q.922建议中。LAPF的作用是在用户平面上的数据链路业务的用户之间，通过ISDN用户网络接口的B、D或H信道，为帧方式承载业务传递数据链路层的业务数据单元（SDUService Data Unit）。,33,2、帧结构 图5.39是帧中继的帧结构。它由标志字段F、地址字段A、信息字段I和帧校验序列字段FCS组成。,图5.39 帧中继的帧结构,34,帧中继的帧结构与LAPB和LAPD相比，有所不同，它没有控制字段。这是因为帧中继的数据链路层采用简化的协议，省略了一些功能，将原有HDLC基本帧结构中的地址字段（A）、控制字段（C）字段合并为一个字段，仍称为地址字段（A）。 F字段、FCS字段的作用和构成与LAPB和LAPD的相应字段相同。 信息字段（I）包含的是用户信息，在帧中继中，网络应能支持协商的信息字段的最大字节数至少为1600，以支持局域网互连等应用。,35,5.6.4 帧中继交换机 1、帧中继交换机基本功能特性 帧中继交换机应具有以下一些基本功能特性： 接入功能：应至少具有用户接入接口、中继接口和网管接口。 通信处理功能：应具有信令处理功能，完成用户网络接口之间和网络网络接口之间的信令处理和传输功能；应具有用户选用业务处理功能，提供通信时的附加性能；应具有自动节点机间路由和寻址功能，支持PVC和SVC连接。