分组交换

分组交换分组交换产生的背景数据通信的特点信息突发率高差错敏感用户具有多样性分组交换的提出1961RAND公司PaulBaran1969ARPANET第一个分组交换网1988CHINAPAC中国第一个X.25分组交换网分组交换的关键技术存储转发分组：把用户要传送的信息分成若干个小的数据块，即分组(packet)，以“存储-转发”的方式在网内传输。统计时分复用：在给用户分配资源时，采用动态分配(即按需分配)，只有在用户有数据传送时才给它分配资源。by21xa复用器ba21yx终端A终端B终端C空闲标记分组交换的优缺点优点：线路利用率较高。支持异种终端通信。数据传输质量好、可靠性高。负荷控制。经济性好。缺点：信息传送时延问题增加了网络开销协议和控制比较复杂虚电路与数据报虚电路面向连接，路由选择仅发生在虚电路建立时，后续传送过程中，路由不再改变。数据分组头中不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分为SVC和PVC数据报不需要有建立连接和清除连接的过程。每个节点可以自由地选路虚电路方式面向连接,但不沿路由预留资源每分组携带定长标签,由定长标签决定下一跳呼叫建立时确定固定的路由,对话期间不可变.交换机必须维持每一个呼叫的状态数据报方式无连接分组中的全局目的地址决定下一跳路由对话期间路由可变分组到达目的终端需重整顺序逻辑信道在统计时分复用中，在一条共享的物理线路上，通过各个用户的数据信息上所加的标记，可以把各个终端的数据在线路上严格地区分开来。这样形成了逻辑上的多条子信道，称为逻辑信道，用逻辑信道号LCN(LogicalChannelNumber)来标识。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。对同一个终端，在同一次呼叫连接中，来自该终端的数据的LCN应该是相同的。用户甲用户丙用户乙交换机1交换机3交换机2交换机4文件A文件B文件A（LCN30）交换机1（LCN18）交换机2（LCN22）用户乙文件B（LCN50）交换机1（LCN16）交换机2（LCN8）交换机4（LCN9）用户丙X.25协议为实现各种终端与不同分组交换网之间的自由连接，接口规程必须标准化。X.25建议是数据终端设备DTE与数据电路终接设备DCE之间的接口协议。目前主要支持虚电路服务。X.25X.25X.25网内协议消息源/宿通信处理器调制解调器调制解调器节点机主机前端机或智能终端DTEDCEX.25网络X.25环境下的DTE与DCEX.25协议分层结构分组层数据链路层…帧级协议分组层数据链路层物理层物理层物理级协议物理媒介X.25高层协议与远程DTE之间的高层协议分组级协议DTEDCE物理层物理层定义了DTE和DCE之间建立、维持、释放物理链路的过程，包括机械、电气、功能和过程特性。可采用两种接口标准：X.21和V系列数据链路层链路层规定了在DTE和DCE之间的线路上交换X.25帧的过程。链路层规程用来在物理层提供的双向的信息传送管道上实施信息传输的控制。链路层的主要功能有：(1)在DTE和DCE之间有效地传输数据；(2)确保接收器和发送器之间信息的同步；(3)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；(5)向分组层通知链路层的状态。帧结构LAPB的帧结构FACIFCSF帧头信息字段帧尾分组层X.25的分组层利用链路层提供的服务在DTE—DCE接口上交换分组。主要功能包括为每个用户提供一个逻辑信道，不同用户的分组通过LCN区分提供有效的分组传输，如顺序编号、分组确认、流量控制、差错控制提供SVC及PVC连接分组格式及类型87654321GFILCGNLCN分组类型识别符分组数据分组头8765QDSSLCGN：逻辑信道群号，最多可分配16个逻辑信道群LCN：逻辑信道号，每群内最多可有256条逻辑信道。除了第0号逻辑信道有专门用途外，其余4095条逻辑信道均可分配给虚电路使用。GFI：通用格式识别符，为分组定义了一组通用功能。Q比特：区分传输的分组包含的是用户数据还是控制信息，Q=0时为用户数据，Q=1时为控制信息。D比特：区分数据分组的确认方式，D=0表示数据分组由本地确认(在DTE—DCE接口上确认)，D=1表示数据分组进行端到端(DTE—DTE)确认。SS=01表示按模8方式工作，SS=10表示按模128方式工作。分组类型识别符：区分各种不同的分组。X.25的分组层共定义了4大类30个分组。类型DTE→DCEDCE→DTE功能呼叫建立分组呼叫请求呼叫接受入呼叫呼叫连接在两个DTE之间建立SVC数据分组DTE数据DCE数据两个DTE之间传送用户数据流量控制分组DTERRDTERNRDTEREJDCERRDCERNR流量控制中断分组DTE中断DTE中断证实DCE中断DCE中断证实加速传送重要数据数据传送分组登记分组登记请求登记证实申请或停止可选业务复位分组复位请求DTE复位证实复位指示DCE复位证实复位一个SVC重启动分组重启动请求DTE重启动证实重启动指示DCE重启动证实重启动所有SVC恢复分组诊断分组—诊断诊断呼叫清除分组清除请求DTE清除证实清除指示DCE清除证实释放SVC分组处理过程（呼叫建立、数据传输、呼叫清除）GFILCGNLCN00001011主叫DTE地址长度被叫DTE地址长度被叫DTE地址被叫DTE地址0000主叫DTE地址主叫DTE地址0000其它信息1呼叫建立（SVC）呼叫请求分组格式DTE1253入LCNB出20LCNCLCN/20ABDA20入LCNC出78LCN表(b)LCN/253DTE1(主叫)DTE2(被叫)B78入LCNDTE2出10LCN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/102数据传输当主叫DTE和被叫DTE之间完成了虚呼叫的建立之后，就进入了数据传输阶段。PVC、SVC，都有数据传输阶段。两个DTE之间交换的分组包括数据分组、流量控制分组和中断分组。在每个交换节点上，根据分组头中的LCN查相应的转发表，找到相应的出端口和出端的LCN，用该LCN替换分组头中的入端口LCN，然后将分组在指定的出端口进行排队，等到有空闲资源时，将分组传送至线路上。3SVC的呼叫清除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帧中继帧中继的提出光纤传输技术的发展——高带宽、低误码用户业务的需求——高速度、低时延用户终端性能的提高——智能化、高速处理帧中继的技术特点(1)取消了X.25的分组层功能，只有两个层次：物理层和数据链路层，使网内节点的处理大为简化(2)用户平面和控制平面分离。(3)传送的基本单元为帧，帧的长度是可变的。(4)在数据链路层完成动态统计时分复用、帧透明传输和差错检测。(5)提供了一套有效的带宽管理和拥塞控制机制。(6）可提供用户的接入速率在64kb/s～2.048Mb/s范围(7)采用了面向连接的工作模式，可提供PVC业务和SVC业务。Q.931/Q.933用户可选的终端功能Q.921Q.922核心功能1.430或1.431用户侧Q.922核心功能Q.921Q.931/Q.9331.430或1.431网络侧C平面U平面U平面C平面帧中继协议协议模型控制平面(C-plane)：用于建立和释放逻辑连接，传送并处理呼叫控制消息。第3层：Q.931/Q.933，定义了帧中继中的信令过程，包括提供永久虚连接PVC业务的管理过程，交换虚连接SVC业务的呼叫建立和拆除过程第2层：Q.921，完整的数据链路协议——D信道链路接入规程LAPD(LinkAccessProceduresontheD-channel)用户平面：传送用户数据和管理信息。Q.922中（帧方式链路接入规程，LAPF）的核心部分，称为DL-Core。DL-Core的功能包括：(1)帧定界、同步和透明传输；(2)用地址字段实现帧多路复用和解复用；(3)对帧进行检测，确保0比特插入前/删除后的帧长是整数个字节；(4)对帧进行检测，确保其长度不致于过长或过短；(5)检测传输差错，将出错的帧舍弃(帧中继中不进行重发)；(6)拥塞控制。DLCIC/REA87654321DLCIDEEAFECNBECN第1字节第2字节F87654321AIFFCS帧中继的帧格式1)标志字段F：0llllll0，用于帧同步、定界2)地址字段A：一般为2字节，也可扩展为3或4字节，用于区分不同的帧中继连接，实现帧的复用。3)信息字段：用户数据，最小长度为1个字节，最大缺省长度262字节，最大长度1600字节。4)帧校验序列FCS：16bit，同X.25地址字段的格式(1)数据链路连接标识符：当采用2字节的地址字段时，DLCI占10位，用于识别UNI接口或NNI接口上的永久虚连接、呼叫控制或管理信息。DLCI=16～1007供帧中继使用DLCI＝0传送呼叫控制消息其它值保留或用于管理信息DLCI只有局部(或本地)意义。(2)命令/响应(C/R)：命令/响应与高层应用有关，帧中继不使用。(3)扩展地址EA：当EA为0时，表示下一个字节仍为地址字段；当EA为1时，表示下一个字节为信息段的开始(4)正向显式拥塞通知FECN：用于帧中继的拥塞控制，FECN置为1，则表明与该帧同方向传输的帧受到网络拥塞影响。(5)反向显式拥塞通知BECN：BECN置为1，即指示接收端，与该帧相反方向传输的帧受网络拥塞影响。(6)丢弃指示DE：用于帧中继网的带宽管理。若DE为1，则表明网络发生拥塞时，该帧应先丢弃。SVC的建立和释放过程虽然帧中继的标准有关于SVC的上述的信令过程，但由于目前应用的帧中继网中都为PVC，而PVC并无呼叫建立和释放过程setupproceedingcallconnectsetupconnect主叫用户网络被叫用户(a)disconnectreleasedisconnectrelease用户网络用户(b)completereleasecompletereleaseFRCFRALAN1LAN3LAN4LAN2路由器1路由器4路由器3路由器2PVC1PVC2PVC3203525304535556540帧中继网FRB表a交换机A的转发表输入端DLCI输出端DLCI路由器120交换机B30路由器125路由器235路由器135交换机B45表c交换机C的转发表输入端DLCI输出端DLCI交换机B55路由器365表b交换机B的转发表输入端DLCI输出端DLCI交换机A30路由器440交换机A45交换机C55图4.18帧中继的交换原理带宽管理：指网络对每条虚连接上传送的用户数据量进行监控，以保证带宽资源在用户间的合理分配。每一用户接入帧中继网时使用下列约定的4个参数：承诺的时间间隔时Tc承诺的信息速率CIR承诺的突发长度Bc超量突发长度Be(1)承诺的时间间隔时：网络监视一条虚连接上传送的用户数据量所采用的时间间隔。一般的，Tc和业务的突发性成正比，一般选取范围大致为几百毫秒到10秒。(2)承诺的信息速率CIR：正常情况下网络对用户承诺的用户数据传送速率，它是Tc时间段内的平均值。(3)承诺的突发长度Bc：正常情况下，在Tc时间段内网络允许用户传送的最大的数据量(单位为bits)。(4)超量突发长度Be：Tc时间段内，网络能够给用户传送的超过Bc部分的最大数据量。用户接入速率允许最大的信息传送速率承诺的信息速率被丢掉的帧可能丢掉的帧标记DE＝1确保传送的帧DE＝0tT0＋TcT0BcBc＋Be比特2．拥塞控制(1)显式拥塞通知。LAN路由器ABC路由器LAN广域网源端BECNFECN拥塞目的端(2)丢弃DE＝l的帧。作业4、比较电路交换中的电路和分组交换中的虚电路的不同点。如何理解“虚”的概念？5、SVC是如何建立的？PVC又是如何建立的？10、衡量一个分组交