《現(xiàn)代通信網(wǎng)及其關(guān)鍵技術(shù)》第三章2課件

1、3.6 X.25協(xié)議CCITT提出的X.25協(xié)議描述了主機(jī)(DTE)與分機(jī)交換網(wǎng)(PSN)之間的接口標(biāo)準(zhǔn)，使主機(jī)不必關(guān)心網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的操作就能方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)各種不同網(wǎng)絡(luò)的訪問。 X.25實(shí)際上是DTE與PSN之間接口的一組協(xié)議，它包括物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和分組層三個(gè)層次。第1頁，共40頁。系統(tǒng)或用戶層L3 L2 L1L1 L2 L3調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器X.25分組層X.21X.21DCEDTEHDLC鏈路層端到端協(xié)議第2頁，共40頁。1. 物理層物理層接口協(xié)議實(shí)際上是DTE和DCE或其它通信設(shè)備之間的一組約定，物理層，負(fù)責(zé)在一個(gè)DTE和一個(gè)DCE之間建立、維護(hù)和拆除一條物理電路。第3頁，共40頁。第4

2、頁，共40頁。2. X.25協(xié)議第二層鏈路層(幀層)它與點(diǎn)對(duì)點(diǎn)數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程相對(duì)應(yīng)。X25鏈路層采用ISO的HDSL中規(guī)定的術(shù)語和可選部分的一個(gè)子集。 (1)主要功能其最主要的功能之一是提供差錯(cuò)檢驗(yàn)，并且恢復(fù)丟失、重復(fù)或錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)在物理信道上傳輸?shù)恼_性。 第5頁，共40頁。第6頁，共40頁。3. X25協(xié)議第三層X.25分組層的主要功能是將鏈路層所提供的連接DTE-DCE的一條或多條物理鏈路復(fù)用成數(shù)條邏輯信道，并且對(duì)每一條邏輯信道所建立的虛電路執(zhí)行與鏈路層單鏈路協(xié)議類似的鏈路建立、數(shù)據(jù)傳輸、流量控制、順序和差錯(cuò)檢測、鏈路的拆除等操作。第7頁，共40頁。4. X.25的分組與LAP

3、B幀第8頁，共40頁。第9頁，共40頁。第10頁，共40頁。3.7 幀中繼技術(shù)1. 幀中繼技術(shù)概念幀中繼技術(shù)本身來講,它實(shí)際上是一種簡化了的通信協(xié)議X.25分組交換技術(shù)。信息是以幀結(jié)構(gòu)來傳送的,每一幀的長度為幾百至幾千個(gè)字節(jié)。與分組交換一樣,幀中繼采用面向連接的交換技術(shù),可以提供交換型虛電路(SVC)業(yè)務(wù)和永久型虛電路(PVC)業(yè)務(wù)。第11頁，共40頁。幀中繼不考慮傳輸差錯(cuò)問題， 其中節(jié)點(diǎn)只做幀的轉(zhuǎn)發(fā)操作，不需要執(zhí)行接收確認(rèn)和請(qǐng)求重發(fā)等操作，差錯(cuò)控制和流量控制均交由高層端系統(tǒng)完成，大大縮短了節(jié)點(diǎn)的時(shí)延，提高了網(wǎng)內(nèi)數(shù)據(jù)的傳輸速率。第12頁，共40頁。第13頁，共40頁。第14頁，共40頁。第15

4、頁，共40頁。2. 幀中繼的基本功能（1）幀中繼在OSI第二層以簡化的方式傳送數(shù)據(jù)，僅完成物理層和鏈路層核心層的功能，智能化的終端設(shè)備把數(shù)據(jù)發(fā)送到鏈路層，并封裝在LAPD幀結(jié)構(gòu)中，實(shí)施以幀為單位的信息傳送。網(wǎng)絡(luò)不進(jìn)行糾錯(cuò)、重發(fā)、流量控制等。第16頁，共40頁。（2）. 幀不需要確認(rèn)，就能夠在每個(gè)交換機(jī)中直接通過，若網(wǎng)絡(luò)檢查出錯(cuò)誤幀，直接將其丟棄；一些第二、三層的處理，如糾錯(cuò)、流量控制等，留給智能終端去處理，從而簡化了節(jié)點(diǎn)機(jī)之間的處理過程。第17頁，共40頁。3. 幀結(jié)構(gòu)和傳輸方式在FR傳送網(wǎng)中,幀的長度是可變的,最大長度可達(dá)1000字節(jié)以上,每個(gè)幀含有“數(shù)據(jù)鏈路連接標(biāo)識(shí)符”(DLCI),從源D

5、TE到宿D(zhuǎn)TE之間所有途經(jīng)節(jié)點(diǎn)根據(jù)DLCI指明出口信道。第18頁，共40頁。第19頁，共40頁。 可以看出，幀中繼的幀格式和LAPB的格式類似，最主要的區(qū)別是幀中繼的幀格式中沒有控制字段C。幀格式中各字段的含義如下： 1) 標(biāo)志字段F 標(biāo)志字段是一個(gè)0 l l l l l l 0的比特序列，用于幀同步、定界(指示一個(gè)幀的開始和結(jié)束)。 2) 地址字段A 地址字段一般為2字節(jié)，也可擴(kuò)展為3或4字節(jié)，用于區(qū)分不同的幀中繼連接，實(shí)現(xiàn)幀的復(fù)用。當(dāng)?shù)刂纷侄螢?個(gè)字節(jié)時(shí)，其結(jié)構(gòu)如表4.4所示。第20頁，共40頁。 (1) 數(shù)據(jù)鏈路連接標(biāo)識(shí)符DLCI(Data Link Connection Identif

6、ier)：當(dāng)采用2字節(jié)的地址字段時(shí)，DLCI占10位，其作用類似于X.25中的LCN，用于識(shí)別UNI接口或NNI接口上的永久虛連接、呼叫控制或管理信息。其中，DLCI=161007共992個(gè)地址供幀中繼使用，在專設(shè)的一條數(shù)據(jù)鏈路連接(DLCI0)上傳送呼叫控制消息，其它值保留或用于管理信息。與X.25的邏輯信道號(hào)LCN相似，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)的幀中繼接口，DLCI只有局部(或本地)意義。 (2) 命令/響應(yīng)(C/R)：命令/響應(yīng)與高層應(yīng)用有關(guān)，幀中繼本身并不使用，它透明通過幀中繼網(wǎng)絡(luò)。第21頁，共40頁。 (3) 擴(kuò)展地址EA：當(dāng)EA為0時(shí)，表示下一個(gè)字節(jié)仍為地址字段；當(dāng)EA為1時(shí)，表示下一個(gè)字節(jié)為信息

7、段的開始。依照此法，地址字段可擴(kuò)展為3字節(jié)或4字節(jié)。 (4) 正向顯式擁塞通知FECN：用于幀中繼的擁塞控制，用來通知用戶啟動(dòng)擁塞控制程序。若某節(jié)點(diǎn)將FECN置為1，則表明與該幀同方向傳輸?shù)膸赡苁艿骄W(wǎng)絡(luò)擁塞的影響產(chǎn)生時(shí)延。 (5) 反向顯式擁塞通知BECN：若某節(jié)點(diǎn)將BECN置為1，即指示接收端，與該幀相反方向傳輸?shù)膸赡苁芫W(wǎng)絡(luò)擁塞的影響產(chǎn)生時(shí)延。 (6) 丟棄指示DE：用于幀中繼網(wǎng)的帶寬管理。若DE為1，則表明網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞時(shí)，為了維持網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)水平，該幀與DE為0的幀相比應(yīng)先丟棄。第22頁，共40頁。 3) 信息字段 用戶數(shù)據(jù)應(yīng)由整數(shù)個(gè)字節(jié)組成。幀中繼網(wǎng)允許用戶數(shù)據(jù)長度可變，最大長度可由用

8、戶與網(wǎng)絡(luò)管理部門協(xié)商確定，最小長度為1個(gè)字節(jié)。 4) 幀校驗(yàn)序列FCS 幀校驗(yàn)序列FCS為一個(gè)16 bit的序列，用來檢查幀通過鏈路傳輸時(shí)是否有差錯(cuò)。 第23頁，共40頁。2) 幀中繼的傳輸方式幀中繼采用統(tǒng)計(jì)復(fù)用技術(shù)，以“虛電路”(VC)機(jī)制為每一幀提供地址信息，每一條線路和每一個(gè)物理端口可容納許多虛電路，用戶之間通過虛電路進(jìn)行連接。在每一幀的幀頭中都包含虛電路號(hào)-數(shù)據(jù)鏈路連接標(biāo)識(shí)符(DLCI)，這是每一幀的地址信息。第24頁，共40頁。目前幀中繼網(wǎng)只提供永久虛電路(PVC)業(yè)務(wù)，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)機(jī)中都存在PVC路由表，當(dāng)幀進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)時(shí)，節(jié)點(diǎn)機(jī)通過DLCI值識(shí)別幀的去向。DLCI只具有本地意義，它并非

9、指終點(diǎn)的地址，而只是識(shí)別用戶與網(wǎng)絡(luò)間以及網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)間的邏輯連接(虛電路段)。第25頁，共40頁。第26頁，共40頁。 幀中繼網(wǎng)中，一般都由路由器作為用戶，負(fù)責(zé)構(gòu)成幀中繼的幀格式。如圖4.18所示，路由器在幀內(nèi)置 DLCI值，將幀經(jīng)過本地UNI接口送入幀中繼交換機(jī)，交換機(jī)首先識(shí)別到幀頭中的DLCI，然后在相應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)表中找出對(duì)應(yīng)的輸出端口和輸出的DLCI，從而將幀準(zhǔn)確地送往下一個(gè)節(jié)點(diǎn)機(jī)。如此循環(huán)往復(fù)，直至送到遠(yuǎn)端UNI處的用戶，途中的轉(zhuǎn)發(fā)都是按照轉(zhuǎn)發(fā)表進(jìn)行的。在圖4.18中，已建立了三條PVC：PVC1為路由器1到路由器2：2535；PVC2為路由器1到路由器3：35455565；PVC3為路由器

10、1到路由器4：203040。第27頁，共40頁。第28頁，共40頁。 各交換機(jī)內(nèi)部都建立相應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)表，如圖4.18中的表a、表b、表c所示。如對(duì)于PVC2，交換機(jī)A收到DLCI=35的幀后，查詢轉(zhuǎn)發(fā)表，得知下一節(jié)點(diǎn)為交換機(jī)B，DLCI=45，則交換機(jī)A將 DLCI=35映射到DLCI=45，并通過AB的輸出線轉(zhuǎn)發(fā)出去，幀到達(dá)交換機(jī)B時(shí)，完成類似的操作，將 DLCI=45映射到DLCI=55，轉(zhuǎn)發(fā)到交換機(jī)C，C將 DLCI=55映射到DLCI=65轉(zhuǎn)發(fā)到路由器3，從而完成用戶信息的交換。第29頁，共40頁。第30頁，共40頁。3. 幀中繼的優(yōu)點(diǎn)(1)采用快速分組交換方式可提高網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率;(2

11、)統(tǒng)一的時(shí)分復(fù)用提供按需分配的帶寬,從而提高了網(wǎng)絡(luò)利用率;(3)幀中繼不干涉高層協(xié)議,因而能處理多規(guī)程業(yè)務(wù)。第31頁，共40頁。 5擁塞控制 幀中繼網(wǎng)中，為了簡化協(xié)議，提高節(jié)點(diǎn)機(jī)的處理速度， 就將流量控制和差錯(cuò)控制都交給了高層。 但這樣做可能會(huì)使得數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁塞危險(xiǎn)，因此要采取一定的措施來盡量減少這種擁塞的出現(xiàn)。 從圖4.22中可以看出，一開始當(dāng)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載增加時(shí)，隨著入網(wǎng)信息量的增加，吞吐量線性地上升。當(dāng)?shù)竭_(dá)A點(diǎn)后，網(wǎng)絡(luò)不能繼續(xù)接收更多的信息，吞吐量趨于平穩(wěn)。如果輸入信息量繼續(xù)加大，網(wǎng)絡(luò)將呈現(xiàn)嚴(yán)重?fù)砣麪顟B(tài)(B點(diǎn)所示)，此時(shí)網(wǎng)絡(luò)的吞吐量將急劇下降，甚至可能崩潰(死鎖)。為了防止擁塞，網(wǎng)絡(luò)必須采取

12、必要的措施，通知用戶減少發(fā)送數(shù)據(jù)。第32頁，共40頁。圖4.22 擁塞對(duì)吞吐量的影響第33頁，共40頁。 一般來說，網(wǎng)絡(luò)發(fā)現(xiàn)擁塞和控制擁塞的措施有以下幾種： (1) 顯式擁塞通知。在發(fā)生輕微擁塞的情況下，網(wǎng)絡(luò)利用幀結(jié)構(gòu)中的擁塞指示位FECN、BECN來通知端點(diǎn)用戶。 如圖4.23所示，若B點(diǎn)發(fā)生擁塞，則B點(diǎn)通過將前向傳送的幀(B到C方向)的FECN位置1來通知C點(diǎn)發(fā)生擁塞；同時(shí)，通過將后向傳送的幀(B到A方向)的BECN位置1來通知A點(diǎn)發(fā)生擁塞。用戶終端在收到擁塞信息后，原則上應(yīng)降低其數(shù)據(jù)傳送速率，以減少因擁塞造成的幀丟失。 第34頁，共40頁。顯式擁塞通知第35頁，共40頁。 用于分組交換網(wǎng)

13、絡(luò)的擁塞控制的機(jī)制很多，常用的有如下幾種。（1）從擁塞的節(jié)點(diǎn)向一些或所有的源節(jié)點(diǎn)發(fā)送一個(gè)控制分組。（2）根據(jù)路由選擇信息調(diào)整新分組的產(chǎn)生速率。第36頁，共40頁。3帶寬管理 帶寬管理是指網(wǎng)絡(luò)對(duì)每條虛連接上傳送的用戶數(shù)據(jù)量進(jìn)行監(jiān)控，以保證帶寬資源在用戶間的合理分配。 每一用戶接入幀中繼網(wǎng)時(shí)使用下列約定的4個(gè)參數(shù)： (1) 承諾的時(shí)間間隔時(shí)Tc(Committed Time Interval)：網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視一條虛連接上傳送的用戶數(shù)據(jù)量所采用的時(shí)間間隔。一般的，Tc和業(yè)務(wù)的突發(fā)性成正比，一般選取范圍大致為幾百毫秒到10秒。 (2) 承諾的信息速率CIR(Committed Information Rat

14、e)：正常情況下網(wǎng)絡(luò)對(duì)用戶承諾的用戶數(shù)據(jù)傳送速率，它是Tc時(shí)間段內(nèi)的平均值。第37頁，共40頁。 (3) 承諾的突發(fā)長度Bc(Committed Burst Size)：正常情況下，在Tc時(shí)間段內(nèi)網(wǎng)絡(luò)允許用戶傳送的最大的數(shù)據(jù)量(單位為bits)。 (4) 超量突發(fā)長度Be(Excess Burst Size)：Tc時(shí)間段內(nèi)，網(wǎng)絡(luò)能夠給用戶傳送的超過Bc部分的最大數(shù)據(jù)量。 每個(gè)幀中繼用戶在使用服務(wù)之前，應(yīng)與網(wǎng)絡(luò)約定一條虛連接上的Be、Bc、CIR值，網(wǎng)絡(luò)在Tc時(shí)間段內(nèi)對(duì)每條虛連接上的數(shù)據(jù)量進(jìn)行監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行帶寬的調(diào)整。如圖4.21所示。第38頁，共40頁。圖4.21 幀中繼的帶寬管理第39頁，共40頁。 控制過程如下： (1) 若