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第二章X.25分组交换网技术（讲师用PPT）中国网通（集团）有限公司2006年12月24日中国网通运维人员岗位培训丛书－数据专业内部资料注意保密目标•掌握分组交换基本原理•熟悉分组交换网络的组织结构•掌握X.25协议的基本原理•了解目前全国分组交换网络结构2.12.2分组交换基本原理X.25协议32.3分组交换网分组交换网的结构及现状2.4目录2.1.1分组交换技术的发展2.1分组交换基本原理分组交换技术是在计算机技术发展到一定水平，个人计算机普及到一定程度的基础上，为满足人们除了打电话通过话音进行直接沟通外，更希望通过计算机和终端实现计算机与计算机之间的通信，通过网络来共享资源的要求，在传输线路质量不高、网络技术手段还较单一的情况下，应运而生的一种交换技术。随着计算机的普及，人们不再满足于单个计算机的应用和操作，希望多台计算机联网来共享资源和通信，即通过广域计算机网来连接分时计算机系统。1966年6月在英国国家物理实验室(NPL)工作的DaviesD．提出了“分组(packet)”这一术语，随后公开发表了关于分组交换的建议，并实现了具有单一分组交换节点的局部网。将多个节点的小型计算机互连的ARPANET在1967年6月发布。ARPANET的成功，促进了分组交换进入公用数据网，形成分组交换公用数据网(PSPDN：PacketSwitchedPublicDataNetwork)。1976年3月著名的CCITT的x.25建议推出，使分组交换网的接口标准化，随后又陆续制订了其他有关的建议，如x.28，x.29，X.75等。2.1分组交换基本原理2.1.2分组交换原理资源分配：固定分配资源法：分为时分复用和频分复用两种。动态分配资源法:即统计时分复用。采用按需分配的方法，用户需要发送数据时才分配线路传输资源，不发送数据时不分配线路传输资源。分组的形成：分组交换的最小信息单元是分组，每一个分组中包含了一个分组头，将分组传送的控制信息放在分组头中，这样就形成了分组。分组头的长度为3个字节,用户数据的长度通常为128字节。分组头分组1分组4分组3分组2分组头分组头分组头数据2.1分组交换基本原理分组的传送和交换：虚电路方式：经历呼叫建立、数据传送、拆除呼叫过程。分为交换虚电路SVC和永久虚电路PVC。数据报方式：不需建立连接，而是按照每个分组头中的目的地址对各个分组独立进行选路。2.1.2分组交换原理路由选择：扩散式路由法和查表路由法。图１为采用扩散式路由的分组交换网的路由选择过程，图２是采用路由表的虚电路呼叫的路由选择过程。253614分组分组分组分组分组图１图２流量控制：X.25协议的第三层着重于传输过程中的流量控制，流控通过滑动窗口算法来实现，对通过接口的每一个逻辑信道使用独立的“窗口”流量控制机构，X.25协议的第二层，也具有流量控制功能，也是通过滑动窗口来实现的，但它是对整个接口进行流量控制的。2.12.2分组交换基本原理X.25协议32.3分组交换网分组交换网的结构及现状2.4目录2.2X.25协议分组交换协议在分组交换网中，分组数据的传输涉及到发送站、接收站与交换机之间的通信协议，为此CCITT制定了一系列通信协议。X.25协议它是目前使用最广泛的分组交换协议。X.25协议分为三层：物理层、数据链路层和分组层，各层在功能上相互独立。具体如下图所示。2.2.1概述PTX.25X.25PTNPTX.28X.29X.3X.29分组交换机2分组交换机A11PAD分组交换机3PAD分组交换网图1分组交换网的结构和通信协议图2X.25协议的系统结构和信息流关系2.2X.25协议物理层完成的主要功能如下：在DTE和DCE接口处提供传输；在设备之间提供控制信号；提供时钟信号，用于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。2.2.2X.25的物理层2.2.3X.25的数据链路层X.25链路层功能如下：差错控制，采用CRC循环校验，发现出错时自动请求重发；帧的装配和拆卸及帧同步；帧的排序和对正确接收的帧的确认；数据链路的建立、拆除和复位控制；流量控制。2.2X.25协议2.2.3X.25的数据链路层链路层帧结构：X.25的数据链路层采用的是HDLC（高级数据链路控制规程）的一个子集LAPB（平衡型链路访问规程。按照帧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帧的基本结构如右图所示。LAPB建链全过程：其建链过程可分为三个阶段：链路建立、数据传送和链路释放。差错校正和流量控制：这是信息传送阶段的重要功能，它们都是利用I帧和S帧提供的N(S)和N(R)字段实现的。分组层的基本功能：利用数据链路层提供的可靠传送服务，完成虚呼叫的分组数据通信，提供处理寻址、流量控制及传输确认等相关工作。它支持两类虚电路连接：交换虚电路（SVC）和永久虚电路（PVC）。分组头的格式：分组放在数据链路层帧中的信息(I)字段上。它由分组头和分组数据两部分组成。分组头由3个字节构成，即一般格式标识符、逻辑信道标识符、分组类型标识符，如图1所示。一般格式标识符（GFI）：Ｑ：限定符比特；Ｄ：传送确认比特；ＳＳ：模式比特。如图2所示。逻辑信道标识符(LCGN+LCN）：第一个字节的第1～4比特组成逻辑信道群号（LCGN），第二个字节组成逻辑信道号（LCN），这样一来可以组成16组（每组256条逻辑信道），共4096条逻辑信道。2.2X.25协议2.2.4X.25的分组层图1分组头格式及分组与I帧的关系图2：GFI格式2.2X.25协议虚电路的建立和清除过程：2.2.4X.25的分组层释放确认释放确认释放指示释放请求数据数据数据数据呼叫接通呼叫接收网络入呼叫呼叫请求图3-6虚电路的建立和清除DTEADCEADCEBDTEB2.2X.25协议数据传送和流量控制：数据分组有3个重要参数：P(S)、P(R)和M,置于分组头的分组类型标识符中。其中，第1bit恒为0，表示这是一个数据分组。P(S)和P(R)分别为数据分组序号和期望接收序号，其作用同链路层中的R(S)和R(R),是分组层流量控制和重发纠错的基础。M比特成为后续数据比特，用于用户报文分段。数据分组格式如图所示。分组层的流量控制机制也是采用滑动窗口技术，并用RNR分组表示接受端忙。2.2.4X.25的分组层复位和重启动：复位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VC回复初始状态：P(S)=P(R)=0,窗口下沿为0。重启动指的是DTE或网络发生严重故障时清除接口上所有的SVC、复位所有PVC。要注意复位和清除的差别：前者VC仍为数据传送状态，后者则为就绪状态。2.2X.25协议为了使不同的公用分组网之间互连,CCITT制定了X.75建议。它的主要特点为：它分为物理层、链路层、分组层X.75是把被连接网的虚电路连接起来,它的两端是信号终端(STE),分别位于两被连接网的交换机内。而X.25的两端分别是DTE和DCE。如下图所示，STE将各网的虚电路衔接起来的示意图。X.75在虚电路建立与释放过程中的呼叫建立分组和释放分组,由一个信号终端透明地传送到下一个信号终端,它不对源点主机发出的X.25呼叫请求分组作出任何响应,如回送呼叫接受分组等。在呼叫建立与释放分组中,X.75与X.25在格式上的主要差别是X.75比X.25多一个网间业务字段(utilities),用于传送网间有关的计费及路由信息等。2.2.5网间互联协议X.75网1STE2STE3VC3ASTE2VC1STE2BVC5VC2VC4X.754X.754网2网32.12.2分组交换基本原理X.25协议32.3分组交换网分组交换网的结构及现状2.4目录2.3分组交换网分组交换机网络管理中心（NMC)分组装拆设备（PAD）远程集中器（RCU）分组终端/非分组终端（PT/NPT）传输线路2.3.1分组交换网的组成分组交换网的优点：1）传输质量高2）网络可靠性高3）安全性高4）方便于不同类型终端间的相互通信5）信息传输时延小6）网络管理功能强分组交换网的缺点：传输速率低、平均传送时延较高、IP数据包传送时效率低2.3.2分组交换网的特点2.3分组交换网X.121的格式国际数据编号最大由14位十进制数构成，如图所示。其中最前面的一位P为国际呼叫前缀，其值由各个国家决定，我国采用“0”。紧接着4位称为数据网络识别码DNIC（DataNetworkIdentificationCode），DNIC由3位数据国家代码DCC（DataCountryCode）和1位网络代码组成。DCC的第1位Z为区域号，世界划分为6个区域，编号为2-7（Z=0和Z=1备用，Z=8和Z=9分别用于同用户电报网和电话网的相互连接）。DCC的后两位原则上用于区分区域内的国家。例如中国的DCC是“460”。有10个以上网络的国家可以分配2个以上的DCC。DCC之后的一位用于区分为位于同一个国家内的多个网络。CHINAPAC的DNIC“4603”。2.3.3分组交换网编号X.121XZXXXXXXXXXXXXPDNICDCCNN网号子地址NTNDNIC:数据网络识别码DCC:数据国家码NTN:网络终端编号NN:国内编号2.3分组交换网基本业务功能：交换虚电路(SVC)和永久虚电路(PVC)可选业务功能：预先登记在合同期内使用，用户在登记的合同期内的每次呼叫，由所接的交换机经核实向该用户提供所需的补充业务。另一种是预先未登记，用户在本次呼叫时提出要求，在该次呼叫中提供某些项的补充业务。2.3.4分组交换网的业务类型2.3.5分组交换网的应用在商业中的应用分组交换在商业中的应用较广泛。如银行系统在线式信用卡（POS机）的验证。由于分组交换提供差错控制的功能，保证了数据在网络中传输的可靠性。在其他领域的应用分组交换网的利用率高，传输质量好，能同时多路通信的特点，因此它的经济性能也较好。在一些全国性的集团公司中，总公司把指示下达给全国各地分公司甚至国外的机构，利用分组交换就非常经济。虚拟专用网大集团用户利用公用网络的传输条件，网络端口等网络资源组织一个虚拟专用网络。2.12.2分组交换基本原理X.25协议32.3分组交换网分组交换网的结构及现状2.4目录2.４分组交换网的基本结构2.４.１分组交换网的的基本结构RCUNPTNPTNPTNPTNPTPTPTPTPTNPT非分组型终端PT分组型终端RCU远程集中器NMC网管中心高速线路高速或中速线路转接交换机本地交换机NMCPADPADPAD2.４分组交换网的基本结构2.４.１我国公用分组交换网现状八大区设备骨干Passport160陕西上海湖北北京江苏四川广东辽宁2*6464642*643*64642*6464642*64644*642*64643*642*64642*642*643*642*642*642*642*64吉林山西青海天津黑龙江内蒙古甘肃河北宁夏新疆西藏贵州广西海南湖南云南重庆山东河南福建浙江安徽江西2*642*6464646464646464642*6464646464642*64646464646464642*6464643*6464+192646464646464642*6464646464646464646464646464646464646464128646464646464642*64642*642*64北京陕西四川辽宁上海广东江苏湖北2M2*2M2M+2*2562M+2562M2562562M+2562M2562M+2562M8*2568*2562*5124*2564*2564*2562M9*256我国组建的第一个公用分组交换网简称CNPAC，是1988年从法国SESA公司引进的实验网，该实验网于1989年11月正式投入使用。由于该网络的覆盖面不大，端口数较少，无法满足信息量较大、分布较广的企业和部门的需求，原邮电部决定扩建我国的公用分组交换网，扩建的公用分组数据交换网简称CHINAPAC，于1993年建成投入使用，由骨