第6章分組交換與幀中繼技術(shù)概述6.1分組交換原理6.2分組交換技術(shù)6.3分組交換機(jī)及其網(wǎng)絡(luò)

6.5幀中繼技術(shù)6.6X.25協(xié)議6.4【本章內(nèi)容簡介】本章系統(tǒng)介紹了分組交換原理、技術(shù)及幀中繼技術(shù)。包括數(shù)據(jù)通信的概念、構(gòu)成、分類及其交換方式；分組交換的概念、特點(diǎn)、產(chǎn)生背景、分組交換的思想、統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用技術(shù)、邏輯信道、虛電路和數(shù)據(jù)報(bào)、路由選擇、流量控制、X.25協(xié)議；幀中繼技術(shù)的產(chǎn)生背景、幀中繼的協(xié)議與幀格式、幀中繼的交換原理、分組交換技術(shù)與幀中繼的主要區(qū)別。【本章重點(diǎn)難點(diǎn)】本章重點(diǎn)是分組交換思想、分組交換方式、分組交換技術(shù)以及幀中繼與分組交換的區(qū)別。難點(diǎn)是X.25協(xié)議。6.1概述6.1.1數(shù)據(jù)通信的概念數(shù)據(jù)是具有某種含義的數(shù)字信號(hào)的組合，如字母、數(shù)字和符號(hào)等。隨著計(jì)算機(jī)的普及，人們對數(shù)據(jù)的理解也更加廣泛，無論是文字、語聲、圖像，只要它們能用編碼的方法形成各種代碼的組合，都統(tǒng)稱為數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)通信就是按照通信協(xié)議，利用數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)在功能單元之間傳遞數(shù)據(jù)信息，從而實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)與終端以及終端與終端之間的數(shù)據(jù)信息傳遞而產(chǎn)生的一種通信技術(shù)。數(shù)據(jù)通信包含兩方面內(nèi)容：數(shù)據(jù)的傳輸和數(shù)據(jù)傳輸前后的處理，例如數(shù)據(jù)的集中、交換、控制等。數(shù)據(jù)傳輸是數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)，而數(shù)據(jù)傳輸前后的處理使數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)距離交換得以實(shí)現(xiàn)。這一點(diǎn)在討論數(shù)據(jù)鏈路、數(shù)據(jù)交換以及各種規(guī)程時(shí)將會(huì)更明顯。6.1.2數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)由3大部分組成，即發(fā)送器、信道和接收器。在雙向通信中，通信的每一方都具有發(fā)送器和接收器，也就是說，通信的每一方都可同時(shí)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。目前，使用較多的是采用7個(gè)部分的通用數(shù)據(jù)電路（UniversalSeven-PartDataCircuit）來描述一個(gè)終端A與終端B間的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，如圖6-1所示。圖6-1數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的7部分組成示意圖6.1.3數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的分類可以從不同的角度對數(shù)據(jù)通信網(wǎng)進(jìn)行分類。1．按服務(wù)范圍分（1）廣域網(wǎng)（WideAreaNetwork，WAN）：廣域網(wǎng)的服務(wù)范圍通常為幾十到幾千公里，有時(shí)也稱為遠(yuǎn)程網(wǎng)。（2）局域網(wǎng)（LocalAreaNetwork，LAN）：局域網(wǎng)通常限定在一個(gè)較小的區(qū)域之內(nèi)，一般局限于一幢大樓或建筑群，一個(gè)企業(yè)或一所學(xué)校，局域網(wǎng)的直徑通常不超過數(shù)千米。對LAN來說，一幢樓內(nèi)傳輸媒介可選雙絞線、同軸電纜，建筑群之間可選光纖。（3）城域網(wǎng)（MetropolitanAreaNetwork，MAN）：城域網(wǎng)的地理范圍比局域網(wǎng)大，可跨越幾個(gè)街區(qū)，甚至整個(gè)城市，有時(shí)又稱都市網(wǎng)。2．按交換方式分類按交換方式分類，可以有電路交換的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)、分組交換網(wǎng)（又稱X.25網(wǎng)）、幀中繼網(wǎng)、異步傳送模式ATM等。還有多分類方法，如按使用對象可分為公用網(wǎng)和專用網(wǎng)等。6.1.4數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的交換方式在信息傳輸方面，由于數(shù)據(jù)通信網(wǎng)與電話通信網(wǎng)相比，有它自己的特點(diǎn)（實(shí)時(shí)性要求不如電話通信網(wǎng)那樣高），因而在數(shù)據(jù)通信網(wǎng)中引入了一些特殊的交換方式。目前，數(shù)據(jù)通信網(wǎng)中可采用的信息交換方式有以下3類。（1）電路交換方式（CircuitSwitching）（2）報(bào)文交換方式（MessageSwitching）（3）分組交換方式（PacketSwitching）6.1.5分組交換網(wǎng)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)發(fā)展的重要里程碑是采用分組交換方式，構(gòu)成分組交換網(wǎng)。6.1.6分組交換技術(shù)的產(chǎn)生分組交換技術(shù)的研究是從20世紀(jì)60年代開始的。6.2分組交換原理6.2.1分組交換的工作原理分組交換技術(shù)是在計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展到一定程度，人們除了打電話直接溝通，還可以通過計(jì)算機(jī)和終端實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間的通信。分組交換技術(shù)是在傳輸線路質(zhì)量不高、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)手段還較單一的情況下，應(yīng)運(yùn)而生的一種交換技術(shù)。分組交換也稱包交換，它是將用戶傳送的數(shù)據(jù)劃分成一定長度的數(shù)據(jù)包，每個(gè)數(shù)據(jù)包叫做一個(gè)分組。在每個(gè)分組的前面加上一個(gè)分組頭，包含用于控制和選路的有關(guān)信息。分組在網(wǎng)內(nèi)由分組交換機(jī)根據(jù)每個(gè)分組的地址標(biāo)志，采用“存儲(chǔ)—轉(zhuǎn)發(fā)”、流量控制和差錯(cuò)控制技術(shù)，將它們傳送至目的地，這一過程稱為分組交換。進(jìn)行分組交換的通信網(wǎng)稱為分組交換網(wǎng)。分組交換實(shí)質(zhì)上是在“存儲(chǔ)—轉(zhuǎn)發(fā)”基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。1．?dāng)?shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）數(shù)據(jù)終端設(shè)備按業(yè)務(wù)內(nèi)容不同，可分為分組型終端（PT）和非分組型終端（NPT）。分組型終端（PT）就是具有分組形成能力，可將數(shù)據(jù)信息分成若干個(gè)分組，能執(zhí)行X.25協(xié)議，可直接和分組網(wǎng)相連進(jìn)行通信的終端設(shè)備。非分組終端（NPT）也稱一般終端，它就是以字符形式收發(fā)信息的一般終端。2．分組交換的工作原理圖6-2分組交換工作原理6.2.2分組交換方式1．?dāng)?shù)據(jù)報(bào)方式分組交換的數(shù)據(jù)報(bào)方式繼承了報(bào)文交換的優(yōu)點(diǎn)。所謂數(shù)據(jù)報(bào)方式就是采用統(tǒng)計(jì)復(fù)用技術(shù)在分組網(wǎng)內(nèi)根據(jù)每個(gè)分組的地址信息將數(shù)據(jù)分組由信源傳送到信宿。交換節(jié)點(diǎn)對每一個(gè)分組單獨(dú)進(jìn)行處理，采用“存儲(chǔ)—轉(zhuǎn)發(fā)”方式，根據(jù)分組中包含的目的地址信息和網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)為每個(gè)分組獨(dú)立尋找路由，屬于同一用戶的不同分組可能沿著不同的路徑到達(dá)終點(diǎn)，分組到達(dá)終點(diǎn)后應(yīng)按原來的順序組合用戶數(shù)據(jù)信息。數(shù)據(jù)報(bào)方式的特點(diǎn)如下。（1）用戶之間的通信不需要連接建立和拆除過程，根據(jù)分組頭地址就可以直接傳送數(shù)據(jù)，因此對于短報(bào)文通信效率比較高。（2）網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)根據(jù)分組頭地址自由地選路，可以避開網(wǎng)絡(luò)中的擁塞路段或節(jié)點(diǎn)，因此網(wǎng)絡(luò)傳送分組的可靠性更高。如果一個(gè)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障，分組可以通過其他路由傳送。（3）數(shù)據(jù)報(bào)方式的缺點(diǎn)是分組和節(jié)點(diǎn)的開銷較大。由于分組在網(wǎng)內(nèi)按地址信息和網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)向目的地方向傳送，分組的到達(dá)終點(diǎn)次序隨機(jī)，需要重新排序。每個(gè)分組的分組頭要包含詳細(xì)的目的地址。（4）數(shù)據(jù)報(bào)方式適用于短報(bào)文的數(shù)據(jù)通信，如詢問/響應(yīng)型、電子郵件型業(yè)務(wù)等。2．虛電路方式分組交換的虛電路方式繼承了電路交換的優(yōu)點(diǎn)。所謂虛電路方式就是采用統(tǒng)計(jì)復(fù)用技術(shù)，在用戶數(shù)據(jù)分組傳送前先通過發(fā)送呼叫請求分組建立端到端的虛電路，一旦虛電路建立，屬于同一呼叫的數(shù)據(jù)分組均沿著這一虛電路傳送，傳送完畢通過呼叫拆除分組來拆除虛電路。在這種方式中，用戶的通信過程需要經(jīng)過虛連接建立、分組傳輸、虛連接拆除三個(gè)階段。因此，虛電路提供的是面向連接服務(wù)。虛電路方式的特點(diǎn)如下。（1）分組的傳輸時(shí)延較小。（2）終端不需要重新排序。（3）虛電路建立后，每個(gè)分組頭中不再需要包含詳細(xì)的目的地址，而只需邏輯信道號(hào)就可以區(qū)分各個(gè)呼叫的信息，減少了每個(gè)分組的額外開銷。（4）虛電路是由多段邏輯信道級(jí)聯(lián)而成，虛電路在它經(jīng)過的每段物理線路上都有一個(gè)邏輯信道號(hào)，這些邏輯信道級(jí)聯(lián)構(gòu)成了端到端的虛電路。（5）虛電路的缺點(diǎn)是當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中線路或設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，可能導(dǎo)致虛電路中斷，必須重新建立連接才能恢復(fù)數(shù)據(jù)傳輸。（6）虛電路適用于長報(bào)文的數(shù)據(jù)通信。6.2.3分組交換方式的主要特征分組交換方式的主要特征是以數(shù)據(jù)分組為單位，以“存儲(chǔ)—轉(zhuǎn)發(fā)”方式在分組網(wǎng)內(nèi)進(jìn)行交換和傳送分組信息。分組交換方式除了具有報(bào)文交換方式的各種優(yōu)點(diǎn)外，還由于分組長度較短、具有統(tǒng)一的格式，因而便于交換機(jī)存儲(chǔ)（可以只用內(nèi)存儲(chǔ)器）、處理。所以，與報(bào)文交換方式比，其信息傳輸延遲時(shí)間大大縮短。6.3分組交換技術(shù)6.3.1分組的形成在分組交換中，分組是交換和傳送處理的對象。分組交換是采用“存儲(chǔ)—轉(zhuǎn)發(fā)”方式傳送若干比較短的、被規(guī)范化了的分組。與報(bào)文交換相比，分組在分組網(wǎng)內(nèi)傳送的時(shí)間較短，通常一個(gè)分組在交換機(jī)內(nèi)的平均時(shí)延為數(shù)毫秒甚至更短，所以分組網(wǎng)能滿足絕大多數(shù)數(shù)據(jù)通信用戶對信息傳輸?shù)膶?shí)時(shí)要求。圖6-3分組的組合與分解1．分組頭格式

圖6-4分組頭格式圖6-5通用格式識(shí)別符分組類型識(shí)別符為8位，區(qū)分各種不同的分組，共分如下4類。（1）呼叫建立分組用于在兩個(gè)DTE之間建立交換虛電路。（2）數(shù)據(jù)傳輸分組用于兩個(gè)DTE之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。（3）恢復(fù)分組實(shí)現(xiàn)分組層的差錯(cuò)恢復(fù)，包括復(fù)位分組、再啟動(dòng)分組和診斷分組等。（4）呼叫釋放分組在兩個(gè)DTE之間斷開虛電路，包括釋放請求分組、釋放指示分組和釋放證實(shí)分組等。2．各類分組格式用于呼叫建立的分組有呼叫請求分組、入呼叫分組、呼叫接受分組和呼叫連接分組等。它們的格式相同，但它們的內(nèi)容有些不同，這里介紹兩種分組，即呼叫請求分組和呼叫接收分組。（1）呼叫請求分組格式（2）呼叫接受分組格式圖6-6呼叫請求分組格式

圖6-7呼叫接受分組格式（3）數(shù)據(jù)分組格式圖6-8數(shù)據(jù)分組格式（4）呼叫釋放分組格式圖6-9呼叫釋放分組格式6.3.2資源分配技術(shù)1．多路復(fù)用技術(shù)為了提高信道的利用率，在數(shù)據(jù)的傳輸中組合多個(gè)低速的數(shù)據(jù)終端共同使用一條高速的信道進(jìn)行信息傳送，然后在接收端再將復(fù)合信號(hào)分離出來，這種方法稱為多路復(fù)用技術(shù)，常用的復(fù)用技術(shù)有：頻分多路復(fù)用和時(shí)分多路復(fù)用。（1）頻分復(fù)用（FrequencyDivisionMultiplexing，F(xiàn)DM）：將線路的通頻帶劃分成若干個(gè)子頻帶（或稱子信道），每個(gè)用戶的數(shù)據(jù)通過專門分配給它的子頻帶傳輸，每一個(gè)子頻帶傳輸1路信號(hào)。頻分復(fù)用技術(shù)的特點(diǎn)：所有子信道傳輸?shù)男盘?hào)以并行的方式工作，每一路信號(hào)傳輸時(shí)可不考慮傳輸時(shí)延，因而頻分復(fù)用技術(shù)取得了非常廣泛的應(yīng)用。（2）時(shí)分復(fù)用（TimeDivisionMultiplexing，TDM）：時(shí)分復(fù)用是把線路傳輸時(shí)間劃分成若干時(shí)間片（簡稱時(shí)隙），多個(gè)用戶在不同的時(shí)間段（時(shí)隙）占用或共享公共資源（如信道、介質(zhì)等）的方法。時(shí)分復(fù)用技術(shù)的特點(diǎn)：時(shí)分復(fù)用技術(shù)的特點(diǎn)是所有子信道（時(shí)隙）傳輸?shù)男盘?hào)以串行的方式工作。2．資源分配技術(shù)分組交換采用“存儲(chǔ)—轉(zhuǎn)發(fā)”及動(dòng)態(tài)復(fù)用技術(shù)，基本思想是實(shí)現(xiàn)通信資源共享，因此必須考慮資源分配。從分配傳輸資源角度可分為兩類技術(shù)：預(yù)分配（或固定分配）資源技術(shù)和動(dòng)態(tài)分配資源技術(shù)。（1）預(yù)分配資源技術(shù)所謂預(yù)分配是根據(jù)用戶要求預(yù)先把線路傳輸容量的一部分分配給他。下面介紹頻分多路復(fù)用預(yù)分配技術(shù)和時(shí)分多路復(fù)用預(yù)分配技術(shù)。①頻分復(fù)用頻分復(fù)用是把線路的通頻帶分成多個(gè)子頻帶，分別分配給用戶形成數(shù)據(jù)傳輸子通路，每個(gè)用戶的數(shù)據(jù)通過專門分配給它的子通路傳輸。②時(shí)分復(fù)用同步時(shí)分復(fù)用就是把線路傳輸時(shí)隙輪流分配給每個(gè)用戶，每個(gè)用戶只在分配的時(shí)間里向線路發(fā)送信息。（2）動(dòng)態(tài)分配資源技術(shù)為了克服預(yù)分配資源方式的缺點(diǎn)，采取用戶有數(shù)據(jù)傳輸時(shí)才給他分配資源的方法，稱為動(dòng)態(tài)分配或按需分配。當(dāng)用戶暫停發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，不給他分配線路資源，線路的傳輸能力可用于為其他用戶傳輸數(shù)據(jù)。這種根據(jù)用戶有數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，才給它分配線路資源的方法稱為統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用（STDM）。圖6-10統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用6.3.3邏輯信道與交換虛電路1．邏輯信道的概念在統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用中，雖然沒有為各個(gè)終端分配固定的時(shí)隙，但通過各個(gè)用戶的數(shù)據(jù)信息上所加的標(biāo)記，仍然可以把各個(gè)終端的數(shù)據(jù)在線路上嚴(yán)格地區(qū)分開來。這樣，在一條共享的物理線路上，實(shí)質(zhì)上形成了邏輯上的多條子信道。各個(gè)子信道用相同的號(hào)碼來表示。如圖6-11所示，在高速的傳輸線上形成了分別為3個(gè)用戶傳輸信息的邏輯上的子信道，我們把這種形式的子信道稱為邏輯信道，用邏輯信道號(hào)（LogicalChannelNumber，LCN）來標(biāo)識(shí)。圖6-11邏輯信道劃分示意圖邏輯信道號(hào)由邏輯信道組號(hào)及組內(nèi)邏輯信道號(hào)組成，二者統(tǒng)稱為邏輯信道號(hào)。在統(tǒng)計(jì)復(fù)用器中建立了終端號(hào)和邏輯信道號(hào)的對照表，網(wǎng)絡(luò)通過LCN就可以識(shí)別出是哪個(gè)終端發(fā)來的數(shù)據(jù)。2．邏輯信道的特點(diǎn)（1）由于分組交換采用動(dòng)態(tài)統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用方法，因此終端每次呼叫時(shí)，需要根據(jù)當(dāng)時(shí)的資源情況分配LCN。同一個(gè)終端可同時(shí)通過網(wǎng)絡(luò)建立多個(gè)數(shù)據(jù)通路，它們之間通過LCN進(jìn)行區(qū)分。（2）邏輯信道號(hào)是在用戶至交換機(jī)的用戶線或交換機(jī)之間的中繼線上分配的，用于代表子信道的一種標(biāo)號(hào)資源。（3）邏輯信道號(hào)是客觀存在的。3．交換虛電路的建立和釋放虛電路是分組交換的一種工作方式。虛電路分為兩種：一種是交換虛電路（SwitchedVirtualCircuit，SVC），另一種是永久虛電路（PermanentVirtualCircuit，PVC）。交換虛電路是指在每次呼叫時(shí)用戶通過發(fā)送呼叫請求分組臨時(shí)建立的虛電路，一旦虛電路建立后屬于同一呼叫的數(shù)據(jù)分組均沿著這一虛電路傳送。當(dāng)通信結(jié)束后，通過呼叫清除分組將虛電路拆除。永久虛電路是根據(jù)與用戶約定，由網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營者為其建立固定的虛電路，每次通信時(shí)用戶無需呼叫就可直接進(jìn)入數(shù)據(jù)傳送階段，就好像具有一條專線一樣。永久虛電路一般適用于業(yè)務(wù)量較大的集團(tuán)用戶。采用交換虛電路通信需經(jīng)歷交換虛電路的呼叫建立、數(shù)據(jù)傳輸和虛電路的釋放3個(gè)階段。（1）交換虛電路的建立圖6-12虛電路的建立（2）數(shù)據(jù)傳輸（3）虛電路的釋放圖6-13虛電路釋放過程4．虛電路和邏輯信道的主要區(qū)別（1）虛電路是主、被叫DTE之間建立的虛連接；而邏輯信道是在DTE與交換機(jī)接口或網(wǎng)內(nèi)中繼線上分配的，代表了信道的一種編號(hào)資源。（2）一條虛電路由多個(gè)邏輯信道連接而成，每條線路的邏輯信道號(hào)的分配是獨(dú)立進(jìn)行的。（3）一條虛電路具有呼叫建立、數(shù)據(jù)傳輸和呼叫釋放過程。永久虛電路可在預(yù)約時(shí)由網(wǎng)絡(luò)建立，也可通過預(yù)約予以清除；而邏輯信道是一種客觀存在，它有占用和空閑的區(qū)別，但不會(huì)消失。（4）邏輯信道一般定義了如下一些狀態(tài)。①“準(zhǔn)備好”狀態(tài)：在邏輯信道上沒有呼叫存在，邏輯信道號(hào)未分配。②“呼叫建立”狀態(tài)：正處在呼叫建立過程中，邏輯信道號(hào)已分配。③“數(shù)據(jù)傳輸”狀態(tài)：可以通過邏輯信道發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。④“呼叫釋放”狀態(tài)：呼叫正處在斷開的過程中，所有網(wǎng)絡(luò)資源被釋放、邏輯信道返回到“準(zhǔn)備好”狀態(tài)。虛電路邏輯信道兩個(gè)DTE之間端到端連接。每個(gè)DTE可以使用不同邏輯信道。交換虛電路只是在建立后才存在，而永久虛電路固定存在。DTE與DCE之間的局部實(shí)體。一個(gè)邏輯信道只能分配給一個(gè)虛電路。邏輯信道總是存在的，或是被分配到虛電路上，或者處于“準(zhǔn)備好”狀態(tài)（空閑）。表6-2 虛電路與邏輯信道間的區(qū)別6.3.4路由選擇和差錯(cuò)控制1．路由選擇概念及策略在通信網(wǎng)中，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間一般都存在一條或多條路徑。多路徑不僅有利于提高通信的可靠性，而且有利于業(yè)務(wù)量的控制。為了充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，減少信息傳送時(shí)延，就需要針對網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀況，通過節(jié)點(diǎn)交換機(jī)、相關(guān)軟件及路由選擇協(xié)議，在多條路由中選擇一條較好的路由，從而使業(yè)務(wù)量盡可能在網(wǎng)內(nèi)分散，提高網(wǎng)絡(luò)信息傳送能力。因此，進(jìn)行路由選擇是分組交換中一個(gè)很重要的問題。2．路由選擇方法（1）固定型算法①洪泛法（Flooding）洪泛法是歐洲RAND公司提出的用于軍用分組交換網(wǎng)的路由選擇方法。其基本思想是：當(dāng)節(jié)點(diǎn)交換機(jī)收到一個(gè)分組后，只要該分組的目的地址不是其本身，就將此分組轉(zhuǎn)發(fā)到全部（或部分）鄰接節(jié)點(diǎn)。洪泛法分為完全洪發(fā)法和選擇洪泛法兩種。②固定路由表算法這是靜態(tài)路由算法中最常用的一種。其基本思想是：在每個(gè)節(jié)點(diǎn)上事先設(shè)置一張路由表，表中給出了該節(jié)點(diǎn)到達(dá)其他各目的節(jié)點(diǎn)的路由的下一個(gè)節(jié)點(diǎn)。圖6-14分組網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（2）自適應(yīng)路由選擇自適應(yīng)路由選擇（AdaptiveRouting）是指路由選擇隨網(wǎng)絡(luò)情況的變化而變化。事實(shí)上，在所有的分組交換網(wǎng)中，都使用了某種形式的自適應(yīng)路由選擇技術(shù)。影響路由選擇判決的主要條件有以下幾點(diǎn)。①故障②擁塞到目前為止，自適應(yīng)路由選擇策略是使用最普遍的，其原因如下幾點(diǎn)。①從網(wǎng)絡(luò)用戶的角度來看，自適應(yīng)路由選擇策略能夠提高網(wǎng)絡(luò)性能。②由于自適應(yīng)路由選擇策略趨向于平衡負(fù)荷，因而有助于擁塞控制，能夠延遲嚴(yán)重?fù)砣录陌l(fā)生。③自適應(yīng)路由選擇的上述優(yōu)點(diǎn)與網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)是否合理，以及負(fù)荷本身有關(guān)。（3）最短路徑算法在路由選擇中，要依據(jù)一定的算法來計(jì)算具有最小參數(shù)的路由，即最佳路由。這里最佳的路徑并不一定是物理長度最短，最佳的意思可以是長度最短，也可能是時(shí)延最小或者費(fèi)用最低等。若以這些參數(shù)為鏈路的權(quán)值，則一般稱權(quán)值之和最小的路徑為最短路徑。3．差錯(cuò)控制我們從數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的模型可以看出，當(dāng)數(shù)據(jù)從信源發(fā)出經(jīng)過通信信道傳輸時(shí)，由于信道總存在著一定的噪聲，數(shù)據(jù)到達(dá)信宿后，接收的信號(hào)實(shí)際上是數(shù)據(jù)信號(hào)和噪聲信號(hào)的疊加。接收端在取樣時(shí)鐘作用下接收數(shù)據(jù)，并根據(jù)閾值電平判斷信號(hào)電平。如果噪聲對信號(hào)的影響非常大時(shí)，就會(huì)造成數(shù)據(jù)的傳輸錯(cuò)誤。由于數(shù)據(jù)通信可靠性要求非常高，因此就要提高傳輸可靠性、降低誤碼率，減少數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟铄e(cuò)發(fā)生。（1）減少差錯(cuò)發(fā)生的兩種途徑減少差錯(cuò)發(fā)生主要有兩種途徑：一種是改善傳輸信道的物理特性，即提高通信線路和通信設(shè)備的質(zhì)量，如電氣特性；另一種是采取檢、糾錯(cuò)技術(shù)，即使用差錯(cuò)控制技術(shù)。（2）差錯(cuò)控制差錯(cuò)控制就是在數(shù)據(jù)通信過程中能發(fā)現(xiàn)或糾正差錯(cuò)，把差錯(cuò)限制在盡可能小的允許范圍內(nèi)的技術(shù)和方法。（3）差錯(cuò)控制方法差錯(cuò)控制方法是使構(gòu)成傳輸數(shù)據(jù)的編碼或編碼組具有一定的邏輯性，接收端根據(jù)接受編碼所發(fā)生的邏輯性錯(cuò)誤來識(shí)別和糾正差錯(cuò)。①前向差錯(cuò)控制（前向糾錯(cuò)FEC）②自動(dòng)反饋重發(fā)（ARQ）③混合糾錯(cuò)方式（HEC）6.3.5流量控制和擁塞控制1．流量控制（1）流量控制原因?yàn)榱舜_保網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行，避免阻塞發(fā)生，必須限制過多的信息到達(dá)節(jié)點(diǎn)。在虛電路方式時(shí)，不同速率的終端之間互通，要控制速率較高的終端進(jìn)入分組網(wǎng)的流量，即對兩者進(jìn)行速率匹配。因此在分組網(wǎng)中必須進(jìn)行流量控制。采用流量控制技術(shù)需要增加一些系統(tǒng)開銷，其吞吐量將小于理想情況下的吞吐量，分組時(shí)延將大于理想情況，這點(diǎn)在輸入負(fù)荷比較小時(shí)尤其明顯。可見名流量控制的實(shí)現(xiàn)是有一定代價(jià)的。（2）流量控制目的流量控制是為了保證網(wǎng)路內(nèi)的數(shù)據(jù)流量的平滑均勻、提高網(wǎng)路的吞吐能力和可靠性、防止阻塞現(xiàn)象的發(fā)生。（3）流量控制實(shí)現(xiàn)網(wǎng)路阻塞控制主要是要限制節(jié)點(diǎn)中分組隊(duì)列的長度，維持一個(gè)網(wǎng)中或網(wǎng)中的一個(gè)區(qū)域里的分組數(shù)目低于某一水平，使分組的到達(dá)率低于或等于分組的傳輸率。2．擁塞控制擁塞控制與流量控制關(guān)系密切，但它們之間也存在一些差別。擁塞控制的前提，就是網(wǎng)絡(luò)能夠承受現(xiàn)有的負(fù)荷。擁塞控制是一個(gè)全局性的過程，涉及到所有的終端和節(jié)點(diǎn)，以及與降低網(wǎng)絡(luò)傳輸性能有關(guān)的所有因素。用于分組交換網(wǎng)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。6.4X.25協(xié)議6.4.1X.25協(xié)議概述在分組通信網(wǎng)中，終端設(shè)備是通過接口接入分組交換機(jī)的，因此，為了使得各種終端設(shè)備都能和不同的分組交換機(jī)進(jìn)行連接，接口協(xié)議就必須標(biāo)準(zhǔn)化。在分組交換網(wǎng)中，這個(gè)接口上的協(xié)議稱為X.25協(xié)議。X.25協(xié)議是數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）和數(shù)據(jù)電路終接設(shè)備（DCE）之間的接口規(guī)程。X.25使得兩臺(tái)數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE可以通過現(xiàn)有的電話網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。X.25協(xié)議是在傳輸介質(zhì)質(zhì)量較差、終端智能較低以及對通信速率要求不高的歷史背景下，由ITU-T的前身CCITT按照電信級(jí)標(biāo)準(zhǔn)制定的，它含有復(fù)雜的差錯(cuò)控制和流量控制措施，只能提供中低速率的數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)，主要用于廣域網(wǎng)互連。6.4.2X.25協(xié)議分層結(jié)構(gòu)圖6-15X.25的分層結(jié)構(gòu)鏈路層的主要功能有以下幾點(diǎn)。（1）在DTE和DCE之間有效地傳輸數(shù)據(jù)。（2）確保接收器和發(fā)送器之間信息的同步。（3）監(jiān)測和糾正傳輸中產(chǎn)生的差錯(cuò)。（4）識(shí)別并向高層協(xié)議報(bào)告規(guī)程性錯(cuò)誤。（5）向分組層通知鏈路層的狀態(tài)。6.4.3HDLC簡介數(shù)據(jù)鏈路（DataLink）是數(shù)據(jù)電路加上傳輸控制規(guī)程。也就是說，數(shù)據(jù)鏈路就是按照一定的控制規(guī)程來進(jìn)行工作的數(shù)據(jù)電路。數(shù)據(jù)鏈路的作用與數(shù)據(jù)電路的作用不同，數(shù)據(jù)鏈路不是單純地在兩地間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的傳輸，而是按照規(guī)定的交互工作方式在兩個(gè)或兩個(gè)以上的DTE之間有效地交換信息。為此，通信雙方必須建立一定的協(xié)議，對所采用的信息格式、通信順序、差錯(cuò)控制以及在信息傳輸與交換過程中出現(xiàn)的各種情況的監(jiān)控與處理方式做出規(guī)定。這種協(xié)議就叫做數(shù)據(jù)鏈路控制規(guī)程。HDLC是由ISO定義的面向比特的數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議的總稱。面向比特的協(xié)議是指傳輸時(shí)以比特作為基本單位。HDLC是最重要的數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議，它的傳輸效率較高，能適應(yīng)數(shù)據(jù)通信的發(fā)展，因此廣泛應(yīng)用于公用數(shù)據(jù)網(wǎng)。同時(shí)，它還是其他許多重要數(shù)據(jù)鏈路控制協(xié)議的基礎(chǔ)。為了滿足各種應(yīng)用的需要，HDLC定義了3種類型的站（Station）、兩種鏈路配置及3種數(shù)據(jù)傳送模式。（1）站類型①主站②從站③復(fù)合站（2）鏈路配置①非平衡配置②平衡配置（3）數(shù)據(jù)傳送模式①正常響應(yīng)方式（NormalResponseMode，MRM）②異步平衡方式（AsynchronousBalancedMode，ABM）③異步響應(yīng)方式（AsynchronousResponseMode，ARM）6.4.4LAPB幀結(jié)構(gòu)LAPB的幀結(jié)構(gòu)如圖6-16所示。（1）標(biāo)志（F）（2）地址字段（A）（3）控制字段（C）圖6-16LAPB幀結(jié)構(gòu)①信息幀（Ｉ幀）②監(jiān)控幀（Ｓ幀）③無編號(hào)幀（Ｕ幀）（4）信息字段（I）（5）幀校驗(yàn)序列（FCS）6.5分組交換機(jī)及其網(wǎng)絡(luò)6.5.1分組交換機(jī)在分組網(wǎng)中的作用分組交換機(jī)是分組通信網(wǎng)中的核心設(shè)備，在虛電路和數(shù)據(jù)報(bào)兩種工作模式下，分組交換機(jī)的作用有所不同。1．虛電路模式下分組交換機(jī)的作用（1）路由選擇（2）分組的轉(zhuǎn)發(fā)2．?dāng)?shù)據(jù)報(bào)方式下分組交換機(jī)的作用數(shù)據(jù)報(bào)方式下不需要進(jìn)行連接建立和連接拆除的過程，只有信息的傳送過程。6.5.2分組交換機(jī)的功能結(jié)構(gòu)由于ITU-T只對分組交換網(wǎng)和終端之間的互連方式做了規(guī)范，而對網(wǎng)內(nèi)的設(shè)備如交換機(jī)之間的協(xié)議并未做規(guī)范，因此各個(gè)廠家的內(nèi)部協(xié)議并不統(tǒng)一，生產(chǎn)的分組交換機(jī)也是多種多樣，不盡相同，但其完成的基本功能是一樣的。從功能上講，分組交換機(jī)一般由4個(gè)主要功能部件組成，即接口模塊、分組處理模塊、控制模塊、維護(hù)操作與管理模塊，兩種工作模式下分組交換機(jī)的功能結(jié)構(gòu)如圖6-17所示。圖6-17分組交換機(jī)的功能結(jié)構(gòu)1．接口功能模塊接口模塊負(fù)責(zé)分組交換機(jī)和用戶終端之間或與其他交換機(jī)之間的互連。接口模塊包括中繼接口模塊和用戶接口模塊。接口模塊完成接口的物理層功能，定義了用戶線和中繼線接入分組交換機(jī)時(shí)的物理接口，包括機(jī)械、電氣、功能、規(guī)程等特性。2．分組處理模塊分組處理模塊的主要任務(wù)是實(shí)現(xiàn)分組的轉(zhuǎn)發(fā)。在采用虛電路和數(shù)據(jù)報(bào)的情況下處理稍有不同。3．控制模塊（1）連接建立與轉(zhuǎn)發(fā)控制①虛電路模式②數(shù)據(jù)報(bào)模式（2）接口控制4．維護(hù)操作與管理模塊該模塊完成對分組交換機(jī)各部分的維護(hù)操作和管理功能。6.5.3分組交換機(jī)的指標(biāo)體系（1）分組吞吐量（2）鏈路速率（3）并發(fā)虛呼叫數(shù)（4）平均分組處理時(shí)延（5）可靠性（6）可利用度（7）提供用戶可選補(bǔ)充業(yè)務(wù)和增值業(yè)務(wù)的能力6.5.4分組交換網(wǎng)絡(luò)分組交換網(wǎng)的設(shè)備構(gòu)成類似電話網(wǎng)，主要由分組交換機(jī)、網(wǎng)管中心、集中器、用戶終端設(shè)備以及傳輸設(shè)備等組成，其基本結(jié)構(gòu)如圖6-18所示。圖6-18分組交換網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)6.6幀中繼技術(shù)6.6.1幀中繼技術(shù)的產(chǎn)生1．分組交換技術(shù)的時(shí)代背景及其作用分組交換技術(shù)是在通信網(wǎng)以模擬通信為主的時(shí)代背景下提出的，當(dāng)時(shí)可提供數(shù)據(jù)傳輸?shù)男诺来蠖鄶?shù)是FDM電話信道，信道帶寬為300～3

400Hz，這種信道的數(shù)據(jù)傳輸速率一般不超過9

600bit/s，誤碼率為10?4～10?5。由于數(shù)據(jù)通信的質(zhì)量要求高，為了解決在高誤碼率、低質(zhì)量的傳輸線路上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)可靠傳送和計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)等功能，在X.25分組交換網(wǎng)內(nèi)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)必須提供強(qiáng)大的檢錯(cuò)、糾錯(cuò)以及流量控制等功能。為了保證這些功能的實(shí)現(xiàn)，X.25分組交換網(wǎng)采用了路由選擇、流量控制、逐段轉(zhuǎn)發(fā)、逐段檢錯(cuò)/糾錯(cuò)以及出錯(cuò)重發(fā)等技術(shù)。這些技術(shù)的應(yīng)用，使得網(wǎng)絡(luò)把誤碼率提高到小于10?11的水平，能夠?qū)崿F(xiàn)不同終端之間互通，滿足了當(dāng)時(shí)絕大多數(shù)數(shù)據(jù)通信的要求。因此，分組交換技術(shù)在數(shù)據(jù)通信方面，發(fā)揮了巨大作用。2．光纖傳輸?shù)钠占皯?yīng)用3．計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)迅猛發(fā)展4．分組交換技術(shù)的局限性5．社會(huì)的需求和技術(shù)的進(jìn)步使得幀中繼技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生6.6.2幀中繼與X.25的比較1．幀中繼與分組協(xié)議分層比較圖6-19幀中繼與分組協(xié)議分層結(jié)構(gòu)2．幀中繼與X.25的比較（1）不同之處①與X.25相比，幀中繼在第2層增加了路由的功能，但它取消了其他功能，例如在幀中繼節(jié)點(diǎn)不進(jìn)行差錯(cuò)糾正，因?yàn)閹欣^技術(shù)建立在誤碼率很低的傳輸信道上，差錯(cuò)糾正的功能由端到端的計(jì)算機(jī)完成。在幀中繼網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)將舍棄有錯(cuò)的幀，由終端的計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)差錯(cuò)的恢復(fù)，這樣就減輕了幀中繼交換機(jī)的負(fù)擔(dān)。②與X.25相比，幀中繼不需要進(jìn)行第3層的處理，它能夠讓幀在每個(gè)交換機(jī)中直接通過，即交換機(jī)在幀的尾部還未收到之前就可以把幀的頭部發(fā)送給下一個(gè)交換機(jī)。一些第3層的處理，如差錯(cuò)/流量控制，留給智能終端去完成。（2）相同之處幀中繼與X.25也有相同的地方。例如二者均可采用面向連接的通信方式，即采用虛電路交換，其中包括交換虛電路（SVC）和永久虛電路（PVC）兩種。3．幀中繼的定義通過以上比較可見幀中繼（FrameRelay，F(xiàn)R）技術(shù)是在OSI參考模型第2層上用簡化的方法傳送和交換數(shù)據(jù)單元的一種技術(shù)，由于第2層的數(shù)據(jù)單元為幀，故稱之為幀中繼。6.6.3幀中繼的協(xié)議結(jié)構(gòu)與幀格式1．幀中繼協(xié)議結(jié)構(gòu)①控制平面（C-plane）②用戶平面（U-plane）圖6-20幀中繼的協(xié)議結(jié)構(gòu)（1）控制平面控制平面（簡稱C平面），它包括3層。（