重庆科创职业学院-换网络

第六章数据通信与数据网6.1分组交换原理2/6/20231数据交换方式

数据网是由相互连接的节点和传输链路构成的。数据从始发节点经由网络传输到目的节点。在从始发节点到目的节点的路由上，各节点需要对数据进行交换。数据交换的方式，可以分为电路交换、报文交换、分组交换。数据网结构如下图所示：数据终端计算机节点2/6/20232数据交换方式1、电路交换 电路交换方式的通信是指发送方需经过呼叫后建立一条连接收发双方的专用的物理链路，在物理链路建立之后再开始传送数据。整个通信过程可以划分成电路建立、数据传送和电路拆线三个阶段。 电路交换方式的通信在建立链路前的呼叫过程将产生一定的延迟，但在链路建立后，通信过程的时延除了数据传播时延外几乎都可忽略不计。 电路交换方式的通信过程中网络对用户是透明的，具体表现在：网络提供一个固定的通信速率、通信过程无需额外开销。但对于短电文、低密度的数据通信，采用电路交换时线路利用率较低。2/6/20233数据交换方式2、报文交换 在报文交换方式的数据交换中，交换数据的基本单位是报文。报文的例子有计算机文件、电报、电子邮件等。

报文交换的过程中不需要在数据源和目的地之间建立专用链路。报文交换是对报文进行存储转发的过程。在报文上附加目的地地址，交换过程中经过的每个节点都接收下整个报文，经短暂存储，然后再传送到下一个节点，直至到达目的地。 报文交换节点通常是一个专用计算机，带有足够的外存，从而能够对到达的报文进行存储。 报文从源传送至目的地需要经历比较长的时间延迟，这一时延主要包括每个交换节点接收报文的时间，以及报文在交换节点排队等待并重新传送至下一节点所花费的时间。2/6/20234数据交换方式报文交换方式的特点： 链路利用率较高，传输链路为许多报文所共享。 报文交换过程中不会出现呼叫阻塞的情况，当网络负载增加时仅仅是传送时间延迟的增加。 有利于不同速率的数据站之间进行通信。由于是存储转发过程，因此每个节点都可以对数据的传输速率和码型进行变换。 可设置报文优先级，根据报文重要性决定转发顺序。 报文传送时延大，速率有变化，适用于低速、实时性要求不高的通信场合。不适用于电话通信，也不适用于在公用数据网中的较高速率的数据通信。2/6/20235数据交换方式3、分组交换 把电路交换和报文交换的优点结合起来的一种交换方式。 用户数据以分组的形式从源传送至目的地。

分组：长度和格式固定的数据；

报文：任意长度。

分组交换：将报文划分成为一个或多个附加有地址信息和差错校验信息、固定长度/格式的分组进行传输。中间节点对分组进行存储并根据分组目的地址进行转发。接收节点对分组进行处理和组合，恢复成原来的报文，再送到目的地。2/6/20236数据交换方式分组的一般格式：分组头分组净负荷 分组长度的选择要综合考虑传输效率和差错控制。 分组长度过短：分组头(附加的地址字段和控制字段)所占的比例过大，系统运行效率降低； 分组长度过长：一旦传输出错，重发开销较大，系统吞吐量降低。

分组长度应根据差错控制的方法和所用的控制比特的数量合理选择。2/6/20237数据报和虚电路 数据网处理分组流的两种方法：数据报和虚电路

数据报：交换节点独立地处理每个分组。节点根据与其相连的各链路的业务量状况，选择一条链路把分组发送出去。同一报文划分成的分组虽有相同的目的地地址，但并不一定沿同一路由送达目的地。每个单独处理的分组称为一个数据报。2/6/20238数据报和虚电路

虚电路：数据通信过程同样需要电路建立、数据传送、电路拆除三个阶段，但和电路交换不同之处在于呼叫后在两个数据站之间建立起来的是一条虚拟电路。分组在虚电路上传输时，在每个节点上同样要经历存储转发的过程。2/6/20239数据报和虚电路

数据报和虚电路的比较2/6/202310数据报和虚电路 虚电路和数据报可以分别应用于通信子网的内部和外部。

内部：指网络内部交换节点之间的连接；

外部：指用户到网络的接口。 可以有四种不同的组合方式：

外部虚电路，内部虚电路。 外部虚电路，内部数据报。 外部数据报，内部虚电路。 外部数据报，外部虚电路。2/6/202311数据报和虚电路 外部虚电路的网络模型2/6/202312交换方式的比较

网络时延是交换技术性能的一个重要指标。

传播时间：信号经过链路传输所用的时间，传播时间反比于信号在媒质中的传播速度。电信号在电缆中的传播速度通常取2×105km/s；

发送时间：交换节点发送一组数据所需的时间，与数据分组的长度和传输速率有关。

处理时间：分组在节点中等待和处理所需的时间。2/6/202313交换方式的比较交换方式特点的比较：电路交换报文交换分组交换连续数据传输报文传输分组传输实时通信非实时通信接近实时通信不存储信息存储报文以备重发分组存储到传送完毕有呼叫建立延迟

可忽略传输延迟有报文传输延迟

传输延迟较大有分组传输延迟

传输延迟较小无码速和码型转换可进行码速和码型转换可进行码速和码型转换过载时阻塞呼叫过载时增加报文延迟过载时增加分组延迟2/6/202314通信网基础6.2统计时分复用技术2/6/202315统计时分复用复用的目的：提高信道的利用率常用复用方法：

频分复用技术 时分复用技术

同步时分复用：每一帧中的时隙固定地分配给某一终端；

统计时分复用：把时隙动态地分配给各个终端，当终端有数据要送时，才分配时隙。 在统计时分复用中，虽然输入总量的平均值要比复用链路的容量小，但是仍可能存在着输入量超过复用链路容量的情况，因此必须设置数据缓冲器。2/6/202316统计时分复用至远程计算机A1B1C1D1C2D2A2B2第一个周期第二个周期同步TDM浪费时隙A1B1C2B2第一个周期第二个周期可用时隙统计TDMABCD1234D2地址2/6/202317通信网基础6.3物理层协议2/6/202318物理层协议数据通信系统的构成DTE(DataTerminalEquipment)

数据终端设备，通常是指数据终端或计算机；DCE(DataCircuit-terminatingEquipment)

数据电路终端设备，通常是指调制解调器等直接和通信媒介相连的通信控制设备。 两个DCE之间通过通信子网互连。在DTE与DCE之间的接口中有关比特传送的规定就是物理层协议。协议规定了四个方面的重要特性：机械、电气、功能和过程。2/6/202319物理层协议

机械特性：规定了DTE/DCE之间的接插件的类型。DTE和DCE之间的连接是利用电缆和接插件来实现的，接插件的尺寸、引脚的分配等都属于机械特性。

电气特性：规定了DTE/DCE之间接口电路上信号收发器的电气特性，包括信号的发送电平、传输码型、传输速率等。

功能特性：规定了DTE/DCE接口间的电路功能，包括数据传送、控制、定时和接地等功能。这些功能是通过在某一根连接线上传送确定的信号来实现的。

过程特性：规定了DTE/DCE接口电路的通信过程，过程特性是指信号时间次序的应答关系和操作过程规则。 物理层协议的主要标准：RS-232-C、RS-449、V.24。RS232C、RS-449是由美国电子工业协会制定的，而V.24是由ITU-T制定的。2/6/202320通信网基础6.4数据链路控制2/6/202321数据链路层协议的功能

数据链路是物理链路和实现数据链路层协议的硬件和软件的集合体。它存在于相邻的两个节点之间，从一个DTE到另一个DTE之间的连接可以存在多段数据链路。 数据链路层协议是数据单元沿网络中的一条数据链路按顺序传输所必须遵循的规则。数据链路层协议的任务和目的如下：

链路管理。数据链路的建立、维持和终止，两个站之间帧传输的协调等。

帧同步。数据链路上传输的基本数据单元是帧，在传输过程中必须保持收发双方的帧同步，以确保帧中各个字段的正确识别。2/6/202322数据链路层协议的功能

信息流量控制。接收站需要对收到的帧加以缓存和处理，因此帧流的传送速率必须控制在接收站允许的范围内。

差错控制。对收到的帧进行校验，如果不符合要求，则要求发送站重发。

定址。在多点数据链络中，帧必须能到达正确的接收站。

同一数据链路上控制信号和数据信号的区别。接收站应当能够区别传输比特流中的控制信息和数据信息，尽管它们都是由数字脉冲信号所组成。2/6/202323滑动窗口协议

滑动窗口协议：经典的数据链路层流量控制协议。

W：窗口宽度，表示允许发送方一次发送的最大帧数；

N(S)：发送序号，表示帧发送的顺序编号；

N(R)：接收序号，表示接收方期待接收的下一帧的编号以及对发送N(R)前接收到的帧的确认。 帧序号为n比特二进制数时，窗口宽度的最大值为2n-1。窗口宽度常取的值为1、7、127。 窗口宽度取1，则变为停等协议，不利于提高链路利用率；窗口宽度取为7，对于大多数应用已足够。对于卫星链路，为了提高传送效率，窗口宽度则需取127。具体过程如下图所示：2/6/202324滑动窗口协议滑动窗口协议流程：2/6/202325差错控制协议差错控制的实现：

差错检测：通过校验和/CRC等手段检查接收帧的正确性；

自动重发：接收方向发送方发出自动重发请求(ARQ)。自动重发分类；

停止-等待ARQ

返回N连续ARQ

选择重发ARQ2/6/202326差错控制协议 停止-等待ARQ

发送站每次只发送一帧，以后就处于等待对方应答状态。 等待结果：

收到ACK信号：这表明对方已经收妥，该帧将从发送站的缓冲器中清除，继续发送下一帧；

收到NAK信号：表明该帧已经在传输过程中出错，发送站将重发该帧；

超时：在规定时间内未收到对方答复(ACK/NAK)信号时，则重发该帧，避免线路死锁。 停-等方式适合于半双工传输，但这种方式吞吐量较低，尤其是当链路传播时延大于分组传输时间时。2/6/202327差错控制协议 返回N连续ARQ

发送站在窗口控制的允许范围内连续发出一系列帧，如果收到针对某一帧的一个NAK信号，错误帧及后续所有已发的帧均需重发。过程如下图所示：2/6/202328差错控制协议 选择重发ARQ

发送站仅重发出现错误的帧，而不涉及后续的其它帧。具体过程如图所示：2/6/202329高级数据链路控制协议 链路控制协议分为面向字符和面向比特两种。面向字符的协议已较少使用，面向比特的链路控制协议较为常用，大致分为：

高级数据链路控制协议(HDLC)。由ISO制定；

高级数据通信控制协议(ADCCP)。由ANSI制定，为美国国家标准。

平衡数据链路存取协议(LAPB)。由CCITT制定，作为X.25建议中数据链路层的协议。

同步数据链路控制协议(SDLC)。由IBM公司制定的链路控制协议。

HDLC和ADCCP基本上是一致的，LAPB是HDLC的一个子集。SDLC也是HDLC的一个子集。2/6/202330高级数据链路控制协议

1、HDLC协议概况

HDLC协议的特点：

传输的透明性：对于任何比特组合的数据均能传输。

适应性：能适应各种不同类型的工作站和链路。

高效率：额外的开销比特少，允许高效的差错控制和信息流控制。

高可靠性：能对传输中产生的错码进行差错检测和校正。2/6/202331高级数据链路控制协议

HDLC协议中通信站的类型：

主站(Primarystation)。控制整个数据链路的工作，主站能发出命令来确定和改变链路的状态。

次站(Secondarystation)。在主站的控制下工作，只能做出响应，主站与数据链路上每一次站保持一条独立的逻辑链路。

复合站(CombinedStation)。兼有主站和次站的功能。2/6/202332高级数据链路控制协议

HDLC协议中链路的结构：

不平衡结构。适用于点到点或多点操作，这一结构由一个主站和一个或多个次站组成。

平衡结构。适用于点到点操作，这一结构由两个复合站组成。2/6/202333高级数据链路控制协议

HDLC协议中三种数据传送模式：

正常响应模式(NormalResponseMode)。主站可以发起对次站的数据传送，而次站只有在主站询问时才能传送数据，它适用于不平衡链路结构。

异步响应模式(AsynchronousResponseMode)。同样适用于不平衡结构，次站可以主动地传送数据。主站还保留链路的初始化、差错校正和逻辑拆线功能。

异步平衡模式(AsynchronousBalancedMode)。这是适用于平衡结构的模式，任一复合站均可以主动传送数据。2/6/202334高级数据链路控制协议2、HDLC的帧结构 采用HDLC协议时，数据链路上传送的基本单元是帧，HDLC的帧由标志字段、地址字段、控制字段、数据字段、帧校验字段和标志字段所组成。2/6/202335高级数据链路控制协议

1)标志字段：位于帧的开始和结束，码型为01111110。接收设备不断地搜寻标志宇段，以实现帧同步，从而保证接收部分对后续字段的正确识别。 采用比特填充技术，把传输过程中连续的5个1后插入0；而在接收端，则去除5个1以后的0，恢复原来的数据序列。这样可以排除在信息流中出现标志字段的可能性，保证了对数据信号的透明传输。例如： 原来的比特流：111110111111111100

比特填充以后：111110011111011111000

恢复的比特流：1111101111111111002/6/202336高级数据链路控制协议

2)地址字段：在不平衡模式中，地址字段表示次站的地址，在平衡模式中，地址字段表示应答站的地址。在一般情况下，地址字段为8bit长，但也可以对其扩展。在扩展时，8bit中的第一位如果是0，则表示后面的字节继续为地址；如果是1，则表示这是地址的最后一个字节。

3)控制字段：HDLC规定了三种类型的帧，即信息(Information)帧、监控(Supervisory)和无编号(Unnumbered)帧，分别简称为I帧、S帧和U帧。它们的格式：2/6/202337高级数据链路控制协议

N(S)： 发送序号

N(R)： 接收序号

S： 监控功能比特

M： 无编号功能比特

P/F： 查询/结束比特。I:信息0N(S)P/FN(R)S:监控10SP/FN(R)U:无编号11MP/FM123456782/6/202338高级数据链路控制协议

4)数据字段：在I帧和某些U帧中具有数据字段，该字段长度不限，但必须为整数字节。

5)帧校验序列字段：字段长度为16bit，对从地址字段的第一比特到数据字段的最后一比特的序列进行循环冗余校验。2/6/202339高级数据链路控制协议3、HDLC帧的类型

HDLC的帧可以分为信息帧(I)、监控帧(S)和无编号帧(U)

信息帧：主要用来传送数据，采用滑动窗口法对通信流量进行控制，每帧包含发送序号N(S)和接收序号N(R)，N(R)表示期待的下一帧的序号，也表示对N(R)以前的帧的确认。窗口宽度一般取7，对延迟较大的卫星链路等，窗口宽度可扩展为127。2/6/202340高级数据链路控制协议

监控帧：用于信息流控制和差错控制。监控帧有四种类型，由监控帧中的第3、4比特来区分，如下表所示：帧的类型S字段帧的功能及N(R)的意义RR(ReceiveReady)：

接收准备就绪00准备接收，N(R)表示期待的下一帧的序号，并表示对N(R)前的帧的确认RNR(ReceiveNotReady)：接收未准备就绪10停止接收，N(R)表示对N(R)前的帧的确认REJ(Reject)：拒绝接收01N(R)表示对N(R)前的帧的确认，但序号为N(R)的帧出错，N(R)及其后的帧均需重发SREJ(SelectiveReject)：选择拒绝11需重发序号为N(R)的帧2/6/202341高级数据链路控制协议

无编号帧：不带序号，不会改变有序号帧的交互次序。无编号帧在HDLC中主要起控制作用，可以分为命令帧和响应帧。模式设置命令及响应名称类型说明设置正常响应模式(SNRM)命令设置模式设置异步响应模式(SARM)命令设置模式设置异步平衡模式(SABM)命令设置模式设置初始化模式(SIM)命令初始化链路控制功能拆除链接(DISC)命令中止逻辑链路连接无编号肯定答复(UA)响应确认接受上述的某个模式设置拆链模式(DM)响应次站逻辑拆链请求拆链(RD)响应请求Disconnect请求初始化模式(RIM)响应请求初始化2/6/202342高级数据链路控制协议 在HDLC的各类帧中，均带有查询/结束(P/F)比特。在NRM(正常响应模式)中，主站发出的帧中P位置1表示对次站的查询，次站如果有数据需要传送，则响应以I帧，若是最后的I帧，则将该帧P位置1，表示数据传送已结束。次站如果没有数据需要传送，则响应以S帧，并把F位置1，表示无数据送出。 在ARM(异步响应模式)和ABM(异步平衡模式)中，询问是不必要的，P位置1是迫使对方做出响应。对方需立即做出应答，并置F位为1，表示该帧是对刚才的P位置1的命令帧的响应。P位和F位的置1总是一一对应的，不应出现P位或F位连续置1的情况。2/6/202343高级数据链路控制协议4、HDLC的运行

HDLC的运行包括I/S/U帧的交换，整个运行过程可以分为链路建立、数据传送和链路拆除三个阶段。

(1)链路建立阶段 链路建立可以从任何一侧发起，通过发送模式设置命令来进行初始化，模式设置命令以有以下三个含义：

1)表示某方请求建立连接。

2)设定模式NRM，ABM，ARM中的一种。

3)规定发送序号和接收序号是采用3bit还是7bit。 若另一侧接受请求，则送出无编号确认(UA)；若拒绝，则返回包含DM响应的无编号帧。2/6/202344高级数据链路控制协议

(2)数据传送阶段 初始化完成后，两站间已建立了逻辑连接，即可以开始发送包含用户数据的I帧，发送序号从0开始，HDLC按照次序发送I帧，当序列号取3bit，采用模8方式，序列号取7bit，采用模128方式。

S帧用来进行流量控制和差错控制，当没有反向数据传送时，可以利用RR帧来携带确认信号，也可以利用RNR来携带确认信号此时要求对方暂停I帧的传送，REJ帧用于返回NARQ方式，它指出编号为N(R)帧已经被拒绝，重新发送N(R)以后所有的帧。2/6/202345高级数据链路控制协议

(3)链路拆除阶段 通信双方都可以提出拆除链路要求，原因可以是高层用户的要求或链路本身有故障，HDLC的实体发出一个DISC帧，另一侧则以UA为响应，于是数据链路终止。2/6/202346高级数据链路控制协议

HDLC运行过程举例2/6/202347高级数据链路控制协议

HDLC运行过程举例2/6/202348高级数据链路控制协议

5、HDLC在电信间网中的应用

HDLC协议广泛应用于各种通信网中，有如下子集：

LAPB：平衡链路接入程序，是X.25网络数据链路层协议。

LAPD：D通道链路接入程序，是ISDN用户-网络接口第二层协议。

LAPF：帧中继数据链路层接入协议。

LAPV5：接入网V5接口数据链路层协议。

PPP：点到点协议，应用于IPOverSDH系统中，对IP分组进行帧级处理，以后再放人SDH帧的信息净荷部分。

LLC/MAC：局域网的逻辑链路控制/媒体访问控制协议，是局域网中的数据链路层协议。2/6/202349通信网基础6.5路由选择、流量控制和拥塞控制2/6/202350路由选择功能 路由选择是依据某种算法，选择合适的通路将传输的信息送达目的地的过程。

分组网中的路由选择是网络层协议的主要功能之一，它是由网络层的软件来完成的。分组网可以采用两种工作方法：数据报和虚拟电路。当使用数据报方法时，对每一个发送的数据分组都要作一次路由选择；当使用虚电路方法时，只有当虚电路建立时才进行一次路由选择，属于该虚电路的分组将沿着已确定的路由传送，直至该虚拟电路被拆除。2/6/202351路由选择方法 路由选择通常是根据所选路由是否具有最小权值来进行判断的。最小权值一般可以理解为完成通信过程的最小开销，例如最短的长度、最小的时延、最少的转接次数或路由所连接的缓冲器具有最短的队列。 路由选择又可以分为静态和动态两种。静态选择采用固定策略，动态选择采用自适应策略，即节点的路由表根据网络的负载和链路的状态的变化而变化。动态策略比静态策略有更好的性能，但增加了网络软件的复杂度。路由选择方法的种类大致为：

无路由表：泛射式、随机式

有路由表：固定路由法、自适应路由法(又可分为：孤立式、集中式、分布式)2/6/202352路由选择方法

(1)泛射式路由选择 分组从源点沿所有输出链路发送，在中间节点再沿除到达链路外的所有输出链路发送。每个分组的头部都具有源和目的地的地址、虚电路号和序号。在到达目的地节点之后，所有重复的分组副本都将被丢弃。为防止网内分组越发越多，在每一个分组的头部增加一个标识字段－中继段数，开始时把此字段置为一个固定值，分组每经过一个中继段，该值减1，直至为0时该分组将不再重新发送。 具体过程如下：2/6/202353路由选择方法

泛射式路由选择2/6/202354路由选择方法 泛射方式通信的优点是它的高可靠性，使得这种方式在军用网内得到了应用。此外，在分组网中虚电路建立时也可采用这种方式。它的缺点是网络的通信负荷与网的连通性成正比，使得在采用这种方式时，网络的通信负荷有较大的增加。2/6/202355路由选择方法

(2)随机式路由选择 在这种方式中，分组从源节点和中间节点发送时以一定的概率选择某一链路。选择第i条链路的概率Pi

可以表示为： 式中，Ci是第i条链路的容量；∑Cj是所有候选链路容量的总和。 随机式路由选择是根据链路的容量进行的，这有利于通信量的平衡，但所选的路由一般并不具有最小权值，因此应用不广。2/6/202356路由选择方法

(3)固定路由选择 每个节点都存储一个固定的路由表，分组的流向通过查询路由表来决定。路由表中的路由是使发送方到接收方具有最小权值的路径，例如最短距离、最小延迟等。路由表项标明了到某一目的地节点应当去的下一节点。 在网控中心有一中央路由表，表中列出了从某一源节点到某一目的地节点应当去的下一个节点。固定路由选择与网络负荷的变化无关，它在网络负荷比较稳定、网络内的连接比较可靠的情况下可以工作得很好。2/6/202357路由选择方法固定路由选择：2/6/202358路由选择方法

(4)独立自适应路由选择 根据本节点各路由的信息来控制路由选择。 一种方法是根据本节点中的队列长度来选择路由，当一个分组进入该节点以后，该分组将被送至有最短队列长度的输出链路。但是队列长度最短的路由在其他方面不一定是最佳的。 改进的方法是除了考虑队列长度以外再综合其他因素，如对于从该节点经某一节点到达终节点的链路均设置一个偏向值，对每个路由计算“路由队列长度+偏向值”，取最小值的路由做为最终路由。2/6/202359路由选择方法

(5)分布式自适应路由选择 网络中节点的路由表根据相邻节点的信息每隔一定的时间更新一次，更新的数据为相邻节点送来的该节点到网中所有其他节点的时延值，该值是通过测量得到的。 节点在选择路由时，要列出从该节点的每个相邻节点到数据包终节点的所有路径，并根据每段路由的时延量，分别计算每条路径的时延，最终选择时延最小的下一节点。2/6/202360路由选择方法考察一个6节点的网络及其路由表更新过程：假设要选择从节点1到5的路由：和节点1相邻的节点为2，3，4D12+D25=2+3=5msD13+D35=3+1=4msD14+D45=1+1=2ms所以节点1选择的下一节点为42/6/202361流量控制和拥塞控制1、流量控制和拥塞控制的作用 衡量分组交换网性能的重要指标有两个，一个是网络的吞吐量(在时间t内传送到目的地的分组数)，另一个是分布的平均时延。它们同网络负荷之间的关系如下图所示：2/6/202362流量控制和拥塞控制2、流量控制的方法 流量的控制可以发生在网络的不同层次上，例如在采用OSI模型的电信网中，在数据链路层、网络层和传输层上都需要对流量进行控制。 不同层次上的流量控制可以分为四类，即相邻节点间的控制、源节点与目的地节点之间的控制、DTE与源节点之间的控制、DTE与DTE之间的控制。2/6/202363流量控制和拥塞控制常用的流量控制方法：

缓冲器预约：这是在源到目的地节点之间控制方法。每个源节点发送一个“请求缓冲存储”分组来为每个报文预定空间。当目的地节点收到这一请求分组之后，如果节点内存有足够的存储器，就返回一个“分配”分组。在目的地节点收到所有的分组并装配以后，则返回一个“接收下一报文就绪”(RFNM)的确认信号。如果节点除此之外仍有给其他报文的缓冲存储空间的话，可以用RFW捎带一个分组，如果源点无分组可送，则发出一个归还分组，以释放存储空间。2/6/202364流量控制和拥塞控制

许可证法：网络内的各个节点持有一定数量的许可证，分组必须占有许可证，才能从主机进入网中。一旦占有许可证的一个分组进入网内，则同中的许可证数目减少1，当一个分组离开网络送交主机后，许可证的数目增加1。这样，就对进入网络的分组的数量予以控制，从而避免了全网范围内的拥塞。

窗口控制：此方法既可应用于相邻节点之间又可应用于两DTE之间。在控制过程中，设定一个发送的上限，随着数据单元的发送，窗口逐渐缩小，在收到对端的接收确认信号以后，窗口又逐渐扩大，数据单元发送的数量受到控制，从而有效地控制了发送分组的数量，避免了局部拥塞。2/6/202365流量控制和拥塞控制3、拥塞控制的方法

1)从拥塞节点向所有的源节点发送控制分组，要求停止或者减慢从源节点的传输分组的速率，从而限制了分组在网络中的总数，这个方法在网络的拥塞期间仍需要增加额外的流量。

2)利用路由选择信息向其他节点提供链路延迟信息，据此来进行路由的选择。这一信息可以用来调整新的分组产生的速率，从而达到对拥塞控制的目的。2/6/202366流量控制和拥塞控制

3)利用端－端的探索分组，这些分组被贴上时间标签，用来测量两个特定节点之间的延迟，并利用此信息来控制拥塞。这种方法的缺点是增加网络的额外开销。

4)分组交换节点在分组中附加拥塞信息来调整输入分组的数量。有两种情况： 节点把拥塞信息加于和拥塞相反的方向上，这一信息迅速地到达源节点，从而减少进入网络的分组流； 是节点把拥塞信息加于和拥塞相同的方向上，信息到达目的地节点，再由目的地节点向信息要求源节点调整负载。2/6/202367通信网基础6.6X.25分组交换网2/6/202368X.25建议1、X.25建议概况

X.25是数据终端设备(DTE)和数据电路终端设备(DCE)之间建立通信联系的接口。要求通过数据网进行通信的DTE与网络接入设备DCE之间建立X.25接口，网络则处理两个DCE之间的数据传送。

X.25建议为利用分组交换的数据传输系统在DTE和DCE之间交换数据信息和控制信息规定了一个技术标准。2/6/202369X.25建议

X.25建议分为三级：物理级、链路级和分组级，它们相当于OSI模型的低三层。

X.25的物理级选择ITU-T的X.21或X21Bis中的物理级，来保证在DTE和DCE之间建立有效的物理连接。

X.25的链路级协议是HDLC的一个子集，称为LAPB(平衡式链路接入程序)。从DTE到DCE或从DCE到DTE的数据链路层的帧和HDLC帧中的帧具有完全相同的格式。 分组级是X.25第三级，它相当于OSI中的网络层，这一级规定分组的类型和格式，规定了虚电路(VC)的建立、维持和拆除的程序，X.25分级概况如下图所示:2/6/202370X.25建议X.25协议的分层结构2/6/202371X.25建议2、X.25分组的类型和格式

(1)X.25的分组级规定了分组的类型和格式

分组类型表：类型分组类型适用服务DTEDCEDCEDTEVCPVC

呼叫建立

和清除呼叫请求入呼叫√呼叫接受呼叫接通√释放请求释放指示√DTE释放确认DCE释放确认√数据和中断DTE数据DCE数据√√DTE中断请求DCE中断指示√√DTE中断确认DCE中断确认√√2/6/202372X.25建议分组类型表(续)：类型分组类型适用服务DTEDCEDCEDTEVCPVC

信息流控制

和重置DTERRDCERR√√DTERNRDCERNR√√DTEREJ√√DTE重置请求DCE重置指示√√DTE重置确认DCE重置确认√√重新启动DTE重启请求DCE数据√√DTE重启确认DCE中断请求√√诊断诊断√√2/6/202373X.25建议呼叫请求分组格式：组号4bit+信道号8bit共12bit

共可识别4096条逻辑信道呼叫请求分组识别编码:0x0B主被叫DTE地址长度指示都为4bit主被叫DTE实际的地址2/6/202374X.25建议控制分组格式：组号4bit+信道号8bit共12bit

共可识别4096条逻辑信道控制/数据指示位，1=控制分组，0=数据分组指示控制分组类型：RR/RNR/REJ3bit分组接收序号2/6/202375X.25建议数据分组格式：组号4bit+信道号8bit共可识别4096条逻辑信道01=分组序号模8

10=分组序号模128D=0:数据分组本地DCE确认

D=1:数据分组远端DTE确认Q=0:分组净荷为数据信息

Q=1:分组净荷为控制信息M=0:无后续分组到达

M=1:有后续分组到达2/6/202376X.25建议3、X.25的虚电路服务

X.25的虚电路有两种类型：交换虚电路和永久虚电路。

交换虚电路(SVC)：利用呼叫建立和呼叫清除程序建立的虚电路；

永久虚电路(PVC)：固定的由网络分配的虚电路，不需要呼叫建立和呼叫清除程序。 虚电路服务的过程可以分为虚电路建立、数据传送、虚电路拆除三个步骤，如图所示：2/6/202377X.25建议虚电路建立过程：2/6/202378X.25建议数据传输过程：2/6/202379X.25建议虚电路拆除过程：2/6/202380X.25建议4、X.25的信息流量控制 采用滑动窗口控制法，窗口宽度在逻辑通道建立时商定，可以为7(一般模式)或127(扩展模式)。 每个数据分组都有一个发送序号P(S)和一个接收序号P(R)。P(S)随着逻辑信道上分组的发送而不断增加(模8)。P(R)是接收端期待的下一分组的序号和对大到P(R)-1的所有已收分组的确认。 当无数据分组捎带序号时，序号可附于接收就绪(RR)分组和接收未就绪(RNR)分组。此外还有一个只能从DTE发向DCE的拒绝接收(REJ)分组，这三个分组有着如问HDLC中相应的帧相同的作用。 在所有虚电路上，都是由接收方进行流量控制。2/6/202381X.25分组交换网的结构 我国分组交换数据网采用二级结构，由一级和二极交换中心组成。 一级交换中心之间采用全连通网状结构，一级交换中心到二级交换中心之间采用星状结构。 隶属于同一个一级交换中心的二级交换中心之间应根据当地业务量的发展、网络可靠性的要求和传输电路的现状采用不完全网状结构。任何两个交换中心之间根据业务需要可以设置直达高效电路。 我国已建设了称为CHINAPAC的X.25公用数据网。该网由全国31个省、市、自治区的32个交换中心和1个网管中心组成。2/6/202382通信网基础6.7帧中继网2/6/202383帧中继的特点

帧中继(FrameRelay)由X.25分组交换技术演变而来。随着技术的发展，传输速率及可靠性都大大提高，目前光纤通信的误码率非常低，为了提高网络传输效率，帧中继协议省去了很多在X.25分组交换中的纠错功能，减少了通信节点的处理时间。 只有当帧中继网络本身的误码率非常低时，帧中继技术才是可行的，目前的光纤网络正好具有这样的特点。 当帧中继交换机收到一个帧的首部时，只要一查出帧的目的地址就立即开始转发该帧。传输过程中，当检测到有误码时，结点要立即中止这次传输，当中止传输的指令到达下个结点后，下个结点也立即中止该帧的传输，并丢弃该帧。源站将用高层协议请求重传该帧。2/6/202384帧中继的特点 帧中继具有以下特点：

1)帧中继对协议进行了简化，取消了第二层的流量控制和差错控制，仅有端－端的流量控制和差错控制，这部分功能由高层协议实现，把以前在每个节点间都要进行的任务从网内转移到网外设备或端设备上，极大简化了数据传过程，从而达到了缩短网络传输时延，提高了网络吞吐量的目的。

2)由于取消了原来的第二层处理，原来第三层的对于逻辑连接的复用和交换移到了第二层。

3)通过独立于用户数据的逻辑通道传送呼叫控制信令，因此在中间节点不需要与呼叫控制相关的状态和处理信息。帧出错或发生阻塞时，仅仅简单地丢弃；重传、纠错和流控在端设备中由上层协议(如TCP)完成2/6/202385帧中继的特点 帧中继提供的逻辑连接可分为永久虚电路和交换虚电路。

永久虚电路：在帧中继终端之间建立永久的虚电路连接并在此连接上传输数据；

交换虚电路：在两个帧中继终端之间通过呼叫建立虚电路连接并在此连接上传输数据，当传送完毕以后，终端通过呼叫清除操作来拆除该虚电路。2/6/202386帧中继提供的业务帧中继的应用可以分为:

(1)局域网的互联 通过帧中继网络可以传送各种通信协议信息，帧中继对这些网络业务进行透明传输。具体帧结构：2/6/202387帧中继提供的业务帧中继网的透明传输2/6/202388帧中继提供的业务通过帧中继实现LAN的互联是帧中继的一种主要的应用。2/6/202389帧中继提供的业务

(2)数据块交互型通信 帧中继可为高分辨率可视图文、CAD/CAM等需要传送高分辨率图形数据的用户提供高吞吐量、低时延的数据传送业务。

(3)文件传输 帧中继可为数据量大的大型文件提供高通过量的数据传送业务，例如视频及类似媒体文件。2/6/202390帧中继提供的业务

(4)虚拟专用网 帧中继可为大用户提供虚拟专用网业务，即利用帧中继网的部分网络资源(如节点、用户端口等)构成一个相对独立的逻辑分区，接入这个分区的用户共享分区内的网路资源，他们之间的交互作用(如数据传送、信令传送等)相对独立于整个帧中继网之外，分区内设置相对独立的网管机构。形成一个虚拟专用网。如下图所示：2/6/202391帧中继提供的业务虚拟专用网的形成2/6/202392帧中继协议1、帧中继的协议模型 帧中继的协议是以OSI参考模型为基础的，协议模型仅包含二层，即物理层和数据链路层核心功能，协议模型如图所示：2/6/202393帧中继协议

2、数据链路层核心功能 帧中继数据链路层核心功能用来支持帧中继承载业务，其主要功能包括：

1)帧定界，实现帧同步和传输的透明性；

2)使用帧头地址段中的数据链路识别符(DLCI)来实现逻辑连接的复用和分路；

3)帧传输差错检测(但不纠错)；

4)帧中继采用比特数填充技术，避免帧定界符冲突；

5)检测帧长是否正确；

6)拥塞控制功能。2/6/202394帧中继协议3、帧中继帧结构 在帧中继接口(用户线接口和中继线接口)中，数据链路层传输的帧结构如图所示：2/6/202395帧中继协议各字段含义：

(1)标志字段(F)

标志字段为“01111110”。在地址字段之前的标志为开始标志，在帧校验序列(FCS)字段之后的标志为结束标志，标志字段用于帧定界。 帧内的数据通过0比特插入方式避免和标志字段的重复。2/6/202396帧中继协议

(2)地址字段(AA)

用于区分不同的帧中继连接，实现帧复用，长度通常为2字节，也可由传输双方协商决定。具体结构如图所示：2/6/202397帧中继协议地址字段的各构成部分包括：

C/R：命令/响应比特，该比特通过FR网络被透明传递；

地址字段扩展比特(EA)：地址字段按字节扩展，最后一个字节的EA置‘1’。前面字节的EA均置‘0’；

前向显式拥塞通知(FECN)：用于通知用户启动拥塞控制程序，它说明与载有FECN指示的帧同方向的信息量情况；

后向显式拥塞通知(BECN)：用于拥塞控制，它说明与BECN载有指示的帧反方向的信息量情况；

可丢弃指示比特(DE)：DE置‘1’，说明该帧在网络发生拥塞时，可考虑丢弃，便于网路执行带宽管理；

数据链路连接标识符(DLCl)：用于识别用户－网络接口或网络间接口上的虚电路(PVC)连接，暂定采用10bit。2/6/202398帧中继协议

(3)信息字段 用户数据，应由整数个字节组成，默认的帧信息字段最大字节数为262，最小字节数为1；网路应能支持协商的帧信息字段最大的字节数至少为1600。

(4)帧校验序列(FCS) FCS字段为一个16比特的序列，用于校验帧是否有差错。2/6