现代交换原理 第4章 分组交换技术.ppt
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1、第四章第四章 分组交换技术与帧中继分组交换技术与帧中继3帧中继原理与帧中继网络帧中继原理与帧中继网络帧中继原理与帧中继网络帧中继原理与帧中继网络X.25X.25X.25X.25协议协议协议协议2分组交换原理分组交换原理分组交换原理分组交换原理11第四章第四章 分组交换技术与分组交换技术与帧中继帧中继4.1 4.1 分组交换原理分组交换原理 2分组交换(分组交换(Packet Switching)特征:特征:存储存储转发;以分组为单位;差错控制;统计转发;以分组为单位;差错控制;统计时分复用时分复用 应用:应用:数据报:类似于报文交换;数据报:类似于报文交换;虚电路:类似于电路交换。虚电路:类似
2、于电路交换。背景:背景:综合了电路交换和报文交换的优点,同时对它综合了电路交换和报文交换的优点,同时对它们的缺点进行改进,们的缺点进行改进,是现代通信网络的的基础交换技术。是现代通信网络的的基础交换技术。3分组交换(分组交换(优点优点)高效:高效:统计时分复用方式,大大提高了线路利统计时分复用方式,大大提高了线路利用率;用率;迅速:迅速:在网络轻负荷时,时延小且变化不大,在网络轻负荷时,时延小且变化不大,满足计算机交互业务的要求;满足计算机交互业务的要求;灵活:灵活:提供了不同速率、不同代码、不同同步提供了不同速率、不同代码、不同同步方式、不同通信控制协议的数据终端之间能够互通方式、不同通信控
3、制协议的数据终端之间能够互通的灵活的通信环境;的灵活的通信环境;可靠:可靠:具有差错控制功能,保证数据的准确性具有差错控制功能,保证数据的准确性(1010-10-10);传输路径可变。);传输路径可变。4分组交换(分组交换(缺点缺点)网络重负荷时,时延大;网络重负荷时,时延大;长报文通信传输效率低;长报文通信传输效率低;技术实现复杂。技术实现复杂。5数据链路数据链路数据数据输入输入输出输出设备设备传输传输控制控制器器数据终端设备数据终端设备(DTEDTE)通信通信控制控制器器主主机机中央计算机系统中央计算机系统(DTEDTE)数据数据电路电路终接终接设备设备(DCEDCE)接口接口数据数据电路
4、电路终接终接设备设备(DCEDCE)传输信道传输信道接口接口数据电路数据电路数据通信系统的构成数据通信系统的构成6频分复用频分复用 FDMFDMnFDMFDM:传输信道总带宽划分成若干个子频带,每一:传输信道总带宽划分成若干个子频带,每一个子频带传输一路信号。个子频带传输一路信号。7同步时分复用同步时分复用TDMTDM:将信道的传输时间划分成若干时隙,各路信号轮流:将信道的传输时间划分成若干时隙,各路信号轮流在自己的时隙内独占信道传输。在自己的时隙内独占信道传输。固定分配带宽固定分配带宽8源源 端端目的端目的端节点节点A节点节点B统计时分复用统计时分复用SDM:SDM:把时隙动态地分配给各个终
5、端,即当终端的数把时隙动态地分配给各个终端,即当终端的数据要传送时,才会分配到时隙。据要传送时,才会分配到时隙。动态分配带宽动态分配带宽 节点节点C9分组的形成分组的形成用户报头用户报头用户报头用户报头用户数据用户数据用户数据用户数据分组头分组头分组头分组头用户数据用户数据用户数据用户数据分组头分组头分组头分组头10分组头格式分组头格式8 7 6 5 4 3 2 18 7 6 5 4 3 2 1 通用格式标识符:通用格式标识符:通用格式标识符:通用格式标识符:对不同类型分组,其含义是不同的。对不同类型分组,其含义是不同的。对不同类型分组,其含义是不同的。对不同类型分组,其含义是不同的。逻辑信道
6、号逻辑信道号逻辑信道号逻辑信道号LCNLCN:162561625640964096条,其中条,其中条,其中条,其中0 0号被号被号被号被LCNLCN保保保保留,只开放留,只开放留,只开放留,只开放40954095条。条。条。条。分组类型标识符号:分组类型标识符号:分组类型标识符号:分组类型标识符号:见表见表见表见表4.44.4分组类型。分组类型。分组类型。分组类型。11分组的传输分组的传输分组装配和拆卸设备分组装配和拆卸设备(Packet Assembler/Disassembler,PAD)是一个规程转换器或者说是网络服务器,主要功是一个规程转换器或者说是网络服务器,主要功能是向各种不同的终
7、端提供服务,帮助它们进入能是向各种不同的终端提供服务,帮助它们进入分组交换网,或者具体说就是帮助终端要发送的分组交换网,或者具体说就是帮助终端要发送的数据生成分组,并通过线路发送给网络(交换机)数据生成分组,并通过线路发送给网络(交换机)。12以分组为单位传送数据以分组为单位传送数据以分组为单位传送数据以分组为单位传送数据源源 端端目的端目的端节点节点A节点节点B节点节点C13分组的交换分组的交换数据报方式数据报方式 DatagramDatagram虚电路方式虚电路方式 Virtual CircuitVirtual Circuit14数据报方式数据报方式数据报方式数据报方式3214123414
8、23143231512342134123431422413虚电路方式虚电路方式虚电路方式虚电路方式16路由选择路由选择 动态法动态法 (1 1)路由选择算法)路由选择算法 (2 2)集中式路由交换)集中式路由交换 静态法:静态法:(1 1)扩散式路由法)扩散式路由法 (2 2)固定路由表法)固定路由表法17 有效性质量指标是衡量系统传输能力有效性质量指标是衡量系统传输能力的主要指标,通常从的主要指标,通常从码元传输速率码元传输速率、信息信息传输速率传输速率、频带利用率频带利用率和和差错率差错率等方面来等方面来考虑。考虑。数据通信系统性能指标数据通信系统性能指标18每个码元的信息量为:I=log
9、2 1/P=log2 N (bit)所以,信息速率为:Rb=I RB=RB log2 N (bit)信息传输速率信息传输速率&码元传输速率码元传输速率19频带利用率频带利用率用系统单位频带内所实现用系统单位频带内所实现的信息传输速率来衡量。表示为的信息传输速率来衡量。表示为=Rb/B(bit/s/Hz)式中,式中,B为系统所需的传输带宽,为系统所需的传输带宽,Rb为系统的信息速率。为系统的信息速率。频带利用率频带利用率20差错率:差错率:误码率、误字率、误组率误码率、误字率、误组率 在系统传输的码元总数中发生差错的码元在系统传输的码元总数中发生差错的码元数所占的比例称数所占的比例称误码率误码率
10、。记为。记为 Pe式中,式中,n是在一定时间内系统传输的码元总数;是在一定时间内系统传输的码元总数;ne是在相同时间内传输中产生的错码数。是在相同时间内传输中产生的错码数。差错率差错率21分组交换机的指标体系分组交换机的指标体系端口数端口数端口数端口数分组吞吐量分组吞吐量分组吞吐量分组吞吐量链路速度链路速度链路速度链路速度并发虚呼叫数并发虚呼叫数并发虚呼叫数并发虚呼叫数平均分组处理时延平均分组处理时延平均分组处理时延平均分组处理时延可靠性可靠性可靠性可靠性可利用度可利用度可利用度可利用度为用户提供补充业务和增值业务的能力为用户提供补充业务和增值业务的能力为用户提供补充业务和增值业务的能力为用户
11、提供补充业务和增值业务的能力22第四章第四章 分组交换技术与分组交换技术与帧中继帧中继4.2 X.254.2 X.25协议协议 23X.25协议产生背景协议产生背景vv数据通信网发展的重要里程碑是采用分组交换方式,构成数据通信网发展的重要里程碑是采用分组交换方式,构成数据通信网发展的重要里程碑是采用分组交换方式,构成数据通信网发展的重要里程碑是采用分组交换方式,构成分组交换网。和电路交换网相比,分组交换网的两个站之分组交换网。和电路交换网相比,分组交换网的两个站之分组交换网。和电路交换网相比,分组交换网的两个站之分组交换网。和电路交换网相比,分组交换网的两个站之间通信时,网络内不存在一条物理电
12、路供其专用,因此不间通信时,网络内不存在一条物理电路供其专用,因此不间通信时,网络内不存在一条物理电路供其专用,因此不间通信时,网络内不存在一条物理电路供其专用,因此不会像电路交换那样,所有的数据传输控制仅仅涉及到两个会像电路交换那样,所有的数据传输控制仅仅涉及到两个会像电路交换那样,所有的数据传输控制仅仅涉及到两个会像电路交换那样,所有的数据传输控制仅仅涉及到两个站之间的通信协议。站之间的通信协议。站之间的通信协议。站之间的通信协议。vvX.25X.25是是是是ITU-TITU-T制定制定制定制定的的的的WANWAN通信协议标准,它定义了用户设通信协议标准,它定义了用户设通信协议标准,它定义
13、了用户设通信协议标准,它定义了用户设备与网络设备之间的连接是如何建立和维护的。备与网络设备之间的连接是如何建立和维护的。备与网络设备之间的连接是如何建立和维护的。备与网络设备之间的连接是如何建立和维护的。X.25X.25在在在在OSI/RMOSI/RM出现之前就制定了,在出现之前就制定了,在出现之前就制定了,在出现之前就制定了,在OSIOSI和和和和CCITTCCITT的共同努力下,的共同努力下,的共同努力下,的共同努力下,X.25X.25与与与与OSI/RMOSI/RM的下三层可以对应起来,只是第三层叫做的下三层可以对应起来,只是第三层叫做的下三层可以对应起来,只是第三层叫做的下三层可以对应
14、起来,只是第三层叫做“分组层分组层分组层分组层”,物理层建议采用,物理层建议采用,物理层建议采用,物理层建议采用X.21bisX.21bis,数据链路层采用平数据链路层采用平数据链路层采用平数据链路层采用平衡型链路接入规程衡型链路接入规程衡型链路接入规程衡型链路接入规程LAP BLAP B的异步平衡模式的异步平衡模式的异步平衡模式的异步平衡模式ABMABM。24X.25协议的应用环境协议的应用环境X.25:“在公用数据网上以分组方式工作的数据终端设备在公用数据网上以分组方式工作的数据终端设备 DTE和数据电路终接设备和数据电路终接设备DCE之间的接口之间的接口”。25特征特征:工作在工作在工作
15、在工作在OSI/RMOSI/RM的低的低的低的低3 3层层层层 采用分组交换,面向连接采用分组交换,面向连接采用分组交换,面向连接采用分组交换,面向连接(虚电路虚电路虚电路虚电路),可靠性高,可靠性高,可靠性高,可靠性高 多路复用。一条物理链路支持多条虚电路多路复用。一条物理链路支持多条虚电路多路复用。一条物理链路支持多条虚电路多路复用。一条物理链路支持多条虚电路 点对点传输,不支持广播点对点传输,不支持广播点对点传输,不支持广播点对点传输,不支持广播 支持多种高层协议,它们均作为普通数据被封装在支持多种高层协议,它们均作为普通数据被封装在支持多种高层协议,它们均作为普通数据被封装在支持多种高
16、层协议,它们均作为普通数据被封装在X.25X.25的分组中在网络中传送的分组中在网络中传送的分组中在网络中传送的分组中在网络中传送 工作速率工作速率工作速率工作速率 64Kbps64KbpsX.25分组交换网(分组交换网(PDN)26X.25X.25协议的系统结构和信息流关系协议的系统结构和信息流关系协议的系统结构和信息流关系协议的系统结构和信息流关系 DTE DTE DTE/DCEDTE/DCE接口接口接口接口 DCEDCE 链路逻辑接口链路逻辑接口链路逻辑接口链路逻辑接口 物理接口物理接口物理接口物理接口 多信道逻辑接口多信道逻辑接口多信道逻辑接口多信道逻辑接口 用户高层用户高层用户高层用
17、户高层 分组层分组层分组层分组层 数据链路层数据链路层数据链路层数据链路层 物理层物理层物理层物理层 用户数据用户数据用户数据用户数据 H H 用户数据用户数据用户数据用户数据 F A C F A C F A C F A C 信息信息信息信息 FCS FFCS FFCS FFCS F 比比比比 特特特特 流流流流 网网网网 络络络络 (a)(a)X X X X.25252525 接口逻辑结构接口逻辑结构接口逻辑结构接口逻辑结构 (b)(b)信息流关系信息流关系信息流关系信息流关系 27物理层物理层X.25X.25X.25X.25协议的物理层规定采用协议的物理层规定采用协议的物理层规定采用协议的
18、物理层规定采用X.21X.21X.21X.21建议。物理层建议。物理层建议。物理层建议。物理层定义了定义了定义了定义了DTEDTEDTEDTE和和和和DCEDCEDCEDCE之间建立、维持和释放物理链之间建立、维持和释放物理链之间建立、维持和释放物理链之间建立、维持和释放物理链路的过程,包括机械、电气、功能和过程特性,路的过程,包括机械、电气、功能和过程特性,路的过程,包括机械、电气、功能和过程特性,路的过程,包括机械、电气、功能和过程特性,相当于相当于相当于相当于OSIOSIOSIOSI的物理层。的物理层。的物理层。的物理层。28物理层物理层 X.25 X.25 X.25 X.25的物理层就
19、像一条输送比特流的管道,的物理层就像一条输送比特流的管道,的物理层就像一条输送比特流的管道,的物理层就像一条输送比特流的管道,只负责传输,不执行重要的控制功能,控制功只负责传输,不执行重要的控制功能,控制功只负责传输,不执行重要的控制功能,控制功只负责传输,不执行重要的控制功能,控制功能主要由链路层和分组层来完成。能主要由链路层和分组层来完成。能主要由链路层和分组层来完成。能主要由链路层和分组层来完成。X.21X.21X.21X.21建议规定如下:建议规定如下:建议规定如下:建议规定如下:机械特性:机械特性:机械特性:机械特性:采用采用采用采用ISO 4903ISO 4903ISO 4903I
20、SO 4903规定的规定的规定的规定的15151515针连接器和针连接器和针连接器和针连接器和引线分配,通常使用引线分配,通常使用引线分配,通常使用引线分配,通常使用8 8 8 8线;线;线;线;电气特性:电气特性:电气特性:电气特性:平衡型电气特性;平衡型电气特性;平衡型电气特性;平衡型电气特性;同步串行传输同步串行传输同步串行传输同步串行传输;点到点全双工点到点全双工点到点全双工点到点全双工;适用于适用于适用于适用于交换电路和租用电路。交换电路和租用电路。交换电路和租用电路。交换电路和租用电路。29数据链路层数据链路层 X.25 X.25 X.25 X.25链路层规定了在链路层规定了在链路
21、层规定了在链路层规定了在DTEDTEDTEDTE和和和和DCEDCEDCEDCE之间的线路之间的线路之间的线路之间的线路上交换上交换上交换上交换X.25X.25X.25X.25帧的过程。链路层规程用来在物理帧的过程。链路层规程用来在物理帧的过程。链路层规程用来在物理帧的过程。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层提供的双向的信息传送管道上实施信息传输层提供的双向的信息传送管道上实施信息传输层提供的双向的信息传送管道上实施信息传输的控制。的控制。的控制。的控制。链路层的主要功能如下:链路层的主要功能如下:链路层的主要功能如下:链路层的主要功能如下:差错控制,采用差错控制,
22、采用差错控制,采用差错控制,采用CRCCRCCRCCRC循环校验,发现出错时循环校验,发现出错时循环校验,发现出错时循环校验,发现出错时自动请求重发;自动请求重发;自动请求重发;自动请求重发;帧的装配和拆卸及帧同步;帧的装配和拆卸及帧同步;帧的装配和拆卸及帧同步;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;帧的排序和对正确接收的帧的确认;帧的排序和对正确接收的帧的确认;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;数据链路的建立、拆除和复位控制;数据链路的建立、拆除和复位控制;数据链路的建立、拆除和复位控制;流量控制。流量控制。流量控制。流量控制。30高级数据链路
23、控制规程高级数据链路控制规程高级数据链路控制规程高级数据链路控制规程HDLCHDLCHDLCHDLC X.25 X.25 X.25 X.25规定了两种数据链路结构(对称型和规定了两种数据链路结构(对称型和规定了两种数据链路结构(对称型和规定了两种数据链路结构(对称型和平衡型)以及与其对应的两类规程(平衡型)以及与其对应的两类规程(平衡型)以及与其对应的两类规程(平衡型)以及与其对应的两类规程(LAPLAPLAPLAP和和和和LAPBLAPBLAPBLAPB),鉴于),鉴于),鉴于),鉴于LAPLAPLAPLAP规程存在明显的缺点,一般规程存在明显的缺点,一般规程存在明显的缺点,一般规程存在明显
24、的缺点,一般不再使用,而采用采用平衡型数据链路结构和不再使用,而采用采用平衡型数据链路结构和不再使用,而采用采用平衡型数据链路结构和不再使用,而采用采用平衡型数据链路结构和平衡链路访问规程规程(平衡链路访问规程规程(平衡链路访问规程规程(平衡链路访问规程规程(Link Access Link Access Link Access Link Access Procedures BalancedProcedures BalancedProcedures BalancedProcedures Balanced,LAPBLAPBLAPBLAPB)。)。)。)。LAPBLAPBLAPBLAPB按高级按高
25、级按高级按高级数据链路控制规程(数据链路控制规程(数据链路控制规程(数据链路控制规程(High-Level Data Link High-Level Data Link High-Level Data Link High-Level Data Link ControlControlControlControl,HDLCHDLCHDLCHDLC)的格式传送控制信息和数据)的格式传送控制信息和数据)的格式传送控制信息和数据)的格式传送控制信息和数据信息。规定信息。规定信息。规定信息。规定DTEDTEDTEDTE和和和和DCEDCEDCEDCE之间采用全双工物理链路之间采用全双工物理链路之间采用全双
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- 现代交换原理 第4章 分组交换技术 现代 交换 原理 分组 技术
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