交换 第四章(分组交换)讲义

并不涉及数据包在X.25网络内部的传输。
11
二、链路配置和帧结构
现 代 电 信 交 换
1、平衡型链路接入协议（LAPB）
LAPB是HDLC的子集。HDLC由ISO定义，是面 向比特的数据链路协议的总称。
HDLC支持两种链路配置：非平衡和平衡配置
主站
命令
次站
响应
主站
命令
响应
次站
次站
复合站
命令
复合站
响应
• 检测和恢复分组的差错
8
X.25的分层结构如下图所示：
现 代 电 信 交 换
高层协议 与远程DTE之间的高层协议
分组层 X.25 数据链路层
物理层
分组层协议
链路层协议 物理层协议
分组层 数据链路层
物理层
DTE
物理连接接口
DCE
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分组层将一条数据链路按统计时分复用的方式
划分为4096个逻辑信道，在每个逻辑信道上都可
代 可变长的，最大可以为14个十进制数字。
电 其格式如下 ：
信 交 换
XXXXXXXXXXXXXX
终端号码
网号 国家代码（460）
因为PVC没有呼叫建立阶段，所以X.121地址
只在SVC中使用
4
第二节 X.25协议
现 一、协议结构 代 X.25是 数据终端设备DTE 和数据电路终接设备
DCE 之间的接口协议。
特，用于探询与应答。
交 换
15
监控帧（S帧）：这种帧没有信息字段，其作用 是用来确保I帧的正确传送，例如流控，确认，
现 确保顺序等。监控帧的标志是控制字段的第1个 代 比特为1，第2比特为0。监控包括RR，RNR，
REJ三种类型的帧。监控帧包含了接受顺序号和
电 P/F比特，而不含I帧所具有的发送顺序号。 信 无编号帧（U帧）：无编号帧的作用不是用于
信 信道，用信道号（LCN）区分。 交 逻辑信道0专门用于传送控制信息，其余4095条逻
辑信道都可分配给虚电路使用，用于传送用户数
换 据信息。
在DTE-DCE接口同一虚电路双向使用相同的LCN。
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LCN的最低段分配给PVC，其余供SVC使用；
现 DTE从大到小分配逻辑信道号，DCE从小到大分 配逻辑信道号，并且DTE分配优先。
DCE (网络侧)
从站 (Secondary)
主站 (Primary)
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虽然在HDLC的帧的控制字段中某些命令帧
和响应帧具有相同的编码，但是利用地址字段
现 就可以清楚地区分出接收的帧是命令帧还是响 代 应帧，也可以区分出接收帧中的P/F比特到底应
该被解释成P比特还是F比特。为了便于记忆和
电 识别，我们可以认为地址A和B区分了两个命令 和响应的环路。那麽，地址A和B到底是什麽样
设 备 都 具 有 主 站 （ Primary） 和 从 站
换 （Secondary）的功能，主站用于发送命令和 接收响应，从站用于接收命令和发送响应。如 下图所示：
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现 代 电 信 交 换
DTE (用户侧)
主站 (Primary)
命令 地址=B 响应 地址=B
从站 (Secondary)
命令 地址=A 响应 地址=A
第四章 分组交换
现 代 电 信 交 换
第一节 分组交换基本概念
一、分组通信协议 1、分组通信系统中的协议
DTE
DCE
DCE
DTE
用协接
接
户 议 口 接口 口
协转协
协
议换议
议
PAD X.25
X.25
接 口 接口
用 户
协
X.25 = 协
议
议
X.25
（NPT）
网内协议
（PT）
1
2、分组传送方式
现 数据报方式：每个分组带有目的地址，交 换节点对各分组独立选路，不能保证分组
电 X.25协议包含了三层：分组层、数据链路层、物 信 理层，是和OSI参考模型的下三层一一对应的，它
们的功能也是一致的。
交 ➢ 物理层定义了DTE和DCE之间的电气接口和建立 换 物理的信息传输通路的过程。
可采用X.21建议、X.21bis建议、V建议等接口标准；
5
➢ 数据链路层采用平衡型链路访问规程LAPB，
SABME
响应
RR RNR REJ DM
UA FRMR
控制字段比特
87 6
5
N(R)
P
N(R)
P/F
N(R)
P/F
N(R)
P/F
00 0
F
00 1
P
01 0
P
01 1
F
10 0
F
01 1
P
432 1
N(S)
0
0 0 01
0 1 01
1 0 01
1 1 11
1 1 11
0 0 11
0 0 11
0 1 11
现 永久虚电路通常称为PVC，适用于通信对象固定， 数据交换非常频繁的通信。
代 交换虚电路通常称为SVC，适用于通信对象不固定， 电 数据交换非常频繁的通信。 信 在分组层可以同时建立多条虚电路，包括PVC和
SVC，一个DTE通过不同的虚电路与不同的对端
交 DTE通讯。 换 X.25协议只负责DTE—DCE接口之间的数据传输，
29
现 代 电 信 交 换
分组类型识别符用来识别17个不同的X.25分 组类型。分组类型识别符的编码格式如表所示。
从 DCE 到 DTE 呼叫建立分组 入呼叫 呼叫连接 数据传输分组 DCE 数据 DCE RR DCE RNR
DCE 中断 DCE 中断证实 登记请求 登记证实
分组类型 从DCE 到DTE
呼叫请求 呼叫接受
DTE 数据 DTE RR DTE RNR DTE REJ DTE 中断 DTE 中断证实
分组类型识别符编码 87654321
代 传送的有序性。 电 虚电路方式：每个分组沿着预先建立的相
同的路径到达目的点，数据分组不带目的
信 地址，只带有逻辑信道号（LCN）。 交 虚电路由多个逻辑信道连接而成 换
2
二、分组交换网
现 1、网络结构 代 电 信 交 换
国际出入口局 一级交换中心
二级交换中心 终端用户
3
2、编号计划
现 公用分组交换网的编号计划由ITU-T的X.121建 议规定。X.121地址（又称国际数据号码IDN）是
信 DM帧响应（如果原来已经处于断开阶段）。通 交 常建议采用P=1的DISC命令，UA或DM的F比特
也为“1”。
换 LAPB的链路建立和断开过程如下图所示。
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现 代 电 信 交 换
DTE
DCE
SABM/SABME UA
数据传送
DISC ，P UA ，F
23
现 代 电 信 交 换
2、差错控制和流量控制
进行流量控制
链路层滑动窗口（W : Windows）是由系统参 数K定义的(1 K 模数-1)，它表示DTE或
电 信
DCE可以发送的未证实顺序编号的I帧的最大 数量，也称为窗口尺寸。K的最小值为1，最 大值为模数减1。I帧的顺序编号总是由0到模
交
数减1这些数字循环。
换 采用窗口机制进行流量控制的原理如下。
应答，而且认为链路已经建立。 当DTE接收到UA之后，表示链路建立成功。
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LAPB链路规程只需要一个命令SABM/SABME和 一个响应UA就可以完成链路的建立过程。
现 (2)链路的断开过程 代 如果DTE要求断开链路，它向DCE发送DISC命 电 令帧，DCE用UA帧确认，即完成链路的断开过
程（如果原来处于信息传输阶段），或者DCE用
现 以建立一条虚电路。 代 端到端的通信就通过虚电路来完成。一条虚电
路可以经过若干物理线路和中间节点，由多条逻
电 辑信道连接而成。
信
LC 3
PBX
Router A
PBX
交
LC 3
LC 4
LC 243
换
PBX
PBX
LC 24
Router B
X.25网 10
虚电路可以为永久的，也可以为交换（临时）的。
现 之间交换分组的过程，同时也定义了如何进行
代 流控，差错处理等规程。
电
X.25的分组层利用链路层提供的服务在
信 DTE和DCE之间传递分组。它将一条数据链路 按照动态时分复用的方法划分为多个子逻辑信
交 道。这样就可以允许多个用户同时使用数据通
换 道，大大地提高了资源的利用率和效率。
7
分组层的主要功能有：
帧校验字段用来确保所传送的帧的完整性。
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通过控制域的不同，使LAPB帧分为以下三种格 式：
现 信息帧（I帧）：用于传输在分组层之间交换的 代 分组，分组封装在帧的数据区中传送。识别I帧
的依据是控制字段的第1个比特为0。I帧的控制
电 字段中还还包含帧的发送和接收顺序号，用于 信 流控和确认，此外还有一个探询/终止（P/F）比
到对端的确认前还可发送编号为4、5、6的帧。如
信 图 (b)所示。 交6
窗口下沿 7
0
窗口上沿
6
7
5
换
窗口上沿
1
5
0
4
4
1
3
2
(a)
(b) 3
2 窗口下沿
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四、分组层功能
现 1、虚电路和逻辑信道
代 电
分组层规定：
一条数据链路上最多可分配16个逻辑信道群，用 群号（LCGN）区分；每群内最多可有256条逻辑
代 2、分组格式和类型
电 所有的分组通过链路层在DTE和DCE之间传输 信 时都放在I 帧的信息字段（I）中，分组与I 帧的
关系如图所示：
交
分组
分组头
换
I帧
F 帧头
信息字段(I)
帧尾 F
标志
标志
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分组头由通用格式识别符（GFI），逻辑 信道识别符（LCI）以及分组类型识别符
现 组成，如图所示： 代 电 信 交 换
25
下图是窗口机制的示意图。如图 (a)假设k=5,已
发送了编号为0、1、2、3的帧，都没收到确认。由
现 于窗口上沿为5，则还可发送编号为4的帧而不用等 确认。
代 随后收到了N(R)为2的帧表示编号为1以及1以前的 电 帧对端都收到了，则窗口移动，窗口下沿变为2，窗
口上沿变为6，但窗口大小不变，仍为5。这样在收
实现信息传输的控制，而是用于实现对链路的
交 建立和断开的过程，识别无编号帧的标志是控 制字段的第1和第2比特为1。无编号帧包括
换 SABM，DM，UA，DISC，FRMR，SABME（ 扩 展编号方式）六种类型的帧。
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Fra Baidu bibliotek
现 代 电 信 交 换
命令
信息帧 监控帧
I RR RNR REJ
无编 号帧
SABM DISC
现 LAPB定义了DTE—DCE链路之间的帧交换的过 程及帧格式。
代 数据链路层的主要功能有： 电 • 在DTE和DCE之间有效地传输数据 信 • 确保接受器和发送器之间的信息同步 交 • 检测和纠正传输中产生的差错 换 • 识别并向高层协议报告规程性错误
• 向分组层通知链路状态.
6
➢分组层则定义了分组的格式和在分组层实体
1 1 11
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有关命令帧与响应帧：
在DTE和DCE之间交换的帧有命令帧和响应
现 帧两种。 代 命令帧用于发送信息或产生某种操作（如I帧，
SABM/SABME帧）；
电 响应帧用于对命令帧的响应。 信 由于X.25接口为全双工工作方式，DTE和DCE 交 都可以同时发送命令帧或响应帧。DTE和DCE
现 • 在X.25接口为每个用户呼叫（第一次通信 过程）提供一个逻辑信道
代 • 通过逻辑信道(LCN)来区分与每个用户呼叫 电 的有关的分组 信 • 为每个用户的呼叫连接提供有效的分组传
输，包括顺序号，分组的确认和流量控制过
交 程。 换 • 提供交换虚电路(SVC)和永久虚电路(PVC)
的连接
• 提供建立和清除交换虚电路连接的方法
8 8 N 16
8
换
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帧定界符用来从连续的字节流中识别一个LAPB 帧，它是一个特别的编码“01111110”，发送一
现 个帧时做透明操作（在每连续的5个1之后插入 代 一个0，接收端做相反的操作）使一个帧之中不
可能出现与定界符相同的编码。
电 地址字段用来区分发送或接收的帧是命令帧还 信 是响应帧。 交 控制字段用来区分不同的帧格式。 换 信息字段用来承载上层数据。
1) 差错控制采用循环冗余校验码来检测错误， 通过重发纠错的方法进行差错校正。
DTE
B， I（0 0）
B， I（1 0） B， I（2 0）
B， I（3 0）
B， I（2 0） B， I（3 0）
DCE
B，RR（1） B，REJ（2 ） 发现错误
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2) 流量控制采用滑动窗口和发送RNR帧的方法
现 代
平衡配置
非平衡配置
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2、LAPB帧结构
现 LAPB允许链路的任何一端发起建链规程，在数 据传输阶段，LAPB通过校验，确认，重传，流
代 电 信 交
控等机制，确保所传帧的正确，向分组层提供 一条无错的链路。
一个LAPB帧的通常格式如下所示：
F
A C I FCS F
01111110
01111110
8
信 的呢？它们都由8比特组成
交
地址 比特编码 16 进制值
换
87654321
A 00000011
03
B 00000001
01
20
三、数据链路层功能
现 1、链路的建立和断开 代 (1) LAPB链路建立 电 DTE和DCE都可以启动链路的建立过程，但通常认
为链路由DTE启动建立
信 DTE发送SABM/SABME命令启动链路的建立过程。 交 DCE接收到正确的SABM/SABME命令之后，如果 换 能够进入信息传输阶段，它就发送UA响应帧予以