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三、分组交换协议三、分组交换协议——X.25协议协议 X.25X.25协议是数据终端设备协议是数据终端设备DTEDTE与数据电路终接与数据电路终接设备设备DCEDCE之间的接口协议之间的接口协议19761976年，年，ITU-TITU-T首次通过了首次通过了X.25X.25协议，并于协议，并于1980 1980 年，年，19841984年，年，1988 1988 年多次作了修改年多次作了修改 X.25 X.25协议分为三层：物理层，链路层和分组协议分为三层：物理层，链路层和分组层，分别和层，分别和OSIOSI的下三层一一对应如图的下三层一一对应如图6.36.3所示1图图6.3 6.3 分组交换协议分组交换协议2 1 、物理层、物理层 物理层定义了物理层定义了DTEDTE和和DCEDCE之间建立、维持、释放物理链路之间建立、维持、释放物理链路的过程，包括机械、电气、功能和过程特性，相当于的过程，包括机械、电气、功能和过程特性，相当于OSIOSI的的物理层。

物理层 X.25 X.25的物理层就像是一条输送信息的管道，它不执行重的物理层就像是一条输送信息的管道，它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要的控制功能，控制功能主要由链路层和分组层来完成3 2、、 数据链路层数据链路层 链路层规定了在链路层规定了在DTEDTE和和DCEDCE之间的线路上交换之间的线路上交换X.25X.25帧的过程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的控制输的控制 1 1）链路层的主要功能）链路层的主要功能 (1) (1) 在在DTEDTE和和DCEDCE之间有效地传输数据；之间有效地传输数据； (2) (2) 确保接收器和发送器之间信息的同步；确保接收器和发送器之间信息的同步； (3) (3) 监测和纠正传输中产生的差错；监测和纠正传输中产生的差错； (4) (4) 识别并向高层协议报告规程性错误；识别并向高层协议报告规程性错误； (5) (5) 向分组层通知链路层的状态。

向分组层通知链路层的状态4 2）帧结构）帧结构 X.25 X.25的链路层采用了高级数据链路控制规程的链路层采用了高级数据链路控制规程HDLC(High-HDLC(High-Level Data Link Control)Level Data Link Control)的帧结构的帧结构1) (1) 标志标志F F：为帧标志，编码为：为帧标志，编码为0111111001111110F F为帧的限定符，为帧的限定符，所有的帧都应以所有的帧都应以F F开始和结束开始和结束2) (2) 地址字段地址字段A A：由一个：由一个8 8比特组组成，表示链路层的地址比特组组成，表示链路层的地址5 (3) (3) 信息字段信息字段I I：为传输用户信息而设置的，用来装载分组：为传输用户信息而设置的，用来装载分组层的数据分组，其长度可变在层的数据分组，其长度可变在X.25X.25中，长度限额一般为中，长度限额一般为一个分组长度，即一个分组长度，即128128字节或字节或256256字节 (4) (4) 帧校验序列帧校验序列FCSFCS：包含在每个帧的尾部，长度为：包含在每个帧的尾部，长度为1616比比特，用来检测帧的传送过程中是否有错。

特，用来检测帧的传送过程中是否有错FCSFCS采用循环冗余采用循环冗余码，可以用移位寄存器实现码，可以用移位寄存器实现5) (5) 控制字段控制字段C C：由一个：由一个8 8比特组组成，主要作用是指示帧比特组组成，主要作用是指示帧的类型在的类型在X.25X.25中共定义了三类帧：中共定义了三类帧：6 ① ① 信息帧信息帧(I(I帧帧) )由帧头、信息字段由帧头、信息字段I I和帧尾组成和帧尾组成I I帧用于传输高层的信息，帧用于传输高层的信息，即在分组层之间交换的分组，分组包含在即在分组层之间交换的分组，分组包含在I I帧的信息字段中帧的信息字段中I I帧的帧的C C字段的第字段的第1 1个比特为个比特为“0”“0”，这是识别，这是识别I I帧的惟一标志，帧的惟一标志，第第2 2～～8 8比特用于提供比特用于提供I I帧的控制信息，其中包括发送顺序号帧的控制信息，其中包括发送顺序号N(S)N(S)，接收顺序号，接收顺序号N(R)N(R)，探寻位，探寻位P P，这些字段用于链路层差，这些字段用于链路层差错控制和流量控制错控制和流量控制。

7 ② ② 监控帧监控帧(S(S帧帧) )没有信息字段，其作用是用来保护没有信息字段，其作用是用来保护I I帧的正确传送监控帧的标帧的正确传送监控帧的标志是志是C C字段的第字段的第2 2、、1 1位为位为“01”“01”监控帧有监控帧有3 3种：种：接收准备好接收准备好(RR)(RR)：用于在没有：用于在没有I I帧发送时向对端发送肯定证实信帧发送时向对端发送肯定证实信息；息；接收未准备好接收未准备好(RNR)(RNR)：：用于重发请求；用于重发请求；拒绝帧拒绝帧(REJ)(REJ) REJ REJ用用于流量控制，通知对端暂停发送用用于流量控制，通知对端暂停发送I I帧8 ③ ③ 无编号帧无编号帧(U(U帧帧) )：：用于实现对链路的建立和断开过程的控制识别无编号帧的标志是用于实现对链路的建立和断开过程的控制识别无编号帧的标志是C C字段的第字段的第2 2、、1 1位为位为“11”“11”无编号帧包括：无编号帧包括：置异步平衡方式置异步平衡方式(SABM)(SABM)，断链，断链(DISC)(DISC)，已断链方式，已断链方式(DM)(DM)，无编号确认，无编号确认(UA)(UA)，帧拒绝，帧拒绝(FRMR)(FRMR)等。

其中：等其中：SABMSABM、、DISCDISC：分别用于建立链路和断开链路：分别用于建立链路和断开链路; ;UAUA和和DMDM：分别为：分别为SABMSABM、、DISCDISC进行肯定和否定的响应进行肯定和否定的响应; ;FRMRFRMR：表示接收到语法正确但语义不正确的帧，它将引起：表示接收到语法正确但语义不正确的帧，它将引起链路的复原链路的复原9各种帧的作用见表各种帧的作用见表6.16.1所示表表6.1 X.25数据链路层的帧类型数据链路层的帧类型10 3）链路操作过程）链路操作过程 数据链路层的操作分为三个阶段：链路建立，帧的传输数据链路层的操作分为三个阶段：链路建立，帧的传输和链路断开和链路断开 链路建立链路建立 DTE DTE通过发送连续的标志通过发送连续的标志F F来表示它能够建立数据链路来表示它能够建立数据链路 原则上，原则上，DTEDTE或或DCEDCE都可以启动数据链路的建立，但一般是由都可以启动数据链路的建立，但一般是由DTEDTE在接在接入时启动的。

在开始建立数据链路之前，入时启动的在开始建立数据链路之前，DCEDCE或或DTEDTE都能够启动链路断开都能够启动链路断开过程，以确保双方处于同一阶段过程，以确保双方处于同一阶段DCEDCE还能主动发起还能主动发起DMDM响应帧，要求响应帧，要求DTEDTE启动链路建立过程启动链路建立过程11 这里以这里以DTEDTE发起过程为例来说明链路建立的过程如图发起过程为例来说明链路建立的过程如图6.46.4所示，所示，DTEDTE通过向通过向DCEDCE发送置异步平衡方式发送置异步平衡方式SABMSABM命令启动命令启动数据链路建立过程，数据链路建立过程， DCE DCE接收到后，如果认为它能够进入信接收到后，如果认为它能够进入信息传送阶段，它将向息传送阶段，它将向DTEDTE回送一个回送一个UAUA响应帧，则数据链路建响应帧，则数据链路建立成功；立成功；DCEDCE接收到后，如果它认为不能进入信息传送阶段，接收到后，如果它认为不能进入信息传送阶段，它将向它将向DTEDTE回送一个回送一个DMDM响应帧，则数据链路未建立响应帧，则数据链路未建立 12图图6.4 6.4 链路建立的过程链路建立的过程13 帧的传输帧的传输 当链路建立之后，就进入信息传输阶段，即在当链路建立之后，就进入信息传输阶段，即在DTEDTE和和DCEDCE之间交换之间交换I I帧和帧和S S帧。

帧I I帧的传输控制是通过帧帧的传输控制是通过帧的顺序编号和确认、链路层的窗口机制和链路传输计的顺序编号和确认、链路层的窗口机制和链路传输计时器等功能来实现的具体实现过程不再详细介绍，时器等功能来实现的具体实现过程不再详细介绍，有兴趣的读者请参阅有兴趣的读者请参阅X.25X.25的协议 14 链路断开过程链路断开过程 链路断开过程是一个双向的过程，可由任意方发起这里链路断开过程是一个双向的过程，可由任意方发起这里以以DTEDTE发起为例来说明链路断开的过程若发起为例来说明链路断开的过程若DTEDTE要求断开链路，要求断开链路，它向它向DCEDCE发送发送DISCDISC命令帧，若命令帧，若DCEDCE原来处于信息传输阶段，则用原来处于信息传输阶段，则用UAUA响应帧确认，即完成断链过程；若响应帧确认，即完成断链过程；若DCEDCE原来已经处于原来已经处于 断开阶断开阶段，则用段，则用DMDM响应帧确认链路断开的过程如图响应帧确认链路断开的过程如图6.56.5所示15图图6.5 6.5 链路断开的过程链路断开的过程16 3. 分组层分组层 X.25X.25的分组层利用链路层提供的服务在的分组层利用链路层提供的服务在DTE—DCEDTE—DCE接口上交接口上交换分组。

它将一条数据链路按统计时分复用的方法划分为许多换分组它将一条数据链路按统计时分复用的方法划分为许多个逻辑信道，允许多台计算机或终端同时使用，以充分利用数个逻辑信道，允许多台计算机或终端同时使用，以充分利用数据链路的传输能力和交换机资源，实现通信能力和资源的按需据链路的传输能力和交换机资源，实现通信能力和资源的按需分配 在分组层，交换机要为用户提供交换虚电路在分组层，交换机要为用户提供交换虚电路(SVC)(SVC)和永久虚和永久虚电路电路(PVC)(PVC)，并为每次呼叫提供一个逻辑信道，进行有效的分组，并为每次呼叫提供一个逻辑信道，进行有效的分组传输，包括顺序编号，分组的确认和流量控制过程等传输，包括顺序编号，分组的确认和流量控制过程等17 1）分组格式）分组格式 X.25X.25的分组层定义了每一种分组的类型和功能分组的格的分组层定义了每一种分组的类型和功能分组的格式如图式如图6.66.6所示，它由分组头和分组数据两部分组成所示，它由分组头和分组数据两部分组成图图6.6 X.256.6 X.25的分组格式的分组格式18 (1) (1) 通用格式识别符通用格式识别符GFIGFI：包含：包含4 bit4 bit，它为分组定义了一，它为分组定义了一组通用功能。

组通用功能GFIGFI的格式如图的格式如图6.76.7所示其中所示其中: :Q: Q: 用来区分传输的分组是用户数据用来区分传输的分组是用户数据/ /控制信息控制信息(Q=0(Q=0时为用户数据，时为用户数据，Q=1Q=1时为控制信息时为控制信息) )D: D: 用来区分数据分组的确认方式用来区分数据分组的确认方式 D=0( D=0：表示数据分组由本地确认：表示数据分组由本地确认( (在在DTE—DCEDTE—DCE接口上确认接口上确认) )，，D=1D=1：表示数据分组进行端到端：表示数据分组进行端到端(DTE—DTE)(DTE—DTE)确认）SS=01:SS=01:表示按模表示按模8 8方式工作，方式工作，SS=10SS=10表示按模表示按模128128方式工作方式工作 图图6.7 6.7 分组头分组头GFIGFI的格式的格式19 (2) (2) 逻辑信道群号逻辑信道群号LCGNLCGN和逻辑信道号和逻辑信道号LCNLCN：共：共12 bit12 bit，用于，用于区分区分DTE—DCEDTE—DCE接口上许多不同的逻辑信道接口上许多不同的逻辑信道X.25X.25分组层规定：一条数据链路上最多可分配分组层规定：一条数据链路上最多可分配1616个逻辑信道群，个逻辑信道群，各群用各群用LCGNLCGN区分；每群内最多可有区分；每群内最多可有256256条逻辑信道，用信道号条逻辑信道，用信道号LCNLCN区分。

除了第区分除了第0 0号逻辑信道有专门用途外，其余号逻辑信道有专门用途外，其余40954095条逻辑条逻辑信道均可分配给虚电路使用信道均可分配给虚电路使用 (3) (3) 分组类型识别符：共分组类型识别符：共8 bit8 bit，用来区分各种不同的分组用来区分各种不同的分组X.25X.25的分组层共定义了的分组层共定义了4 4大类大类3030个分组分组类型如表个分组分组类型如表6.26.2所示 20表表6.2 X.25定义的分组类型定义的分组类型21 2）分组层处理过程）分组层处理过程 交换虚电路交换虚电路(SVC)(SVC)分组层的操作包括呼叫建立、数据传输、呼叫清除三个阶段分组层的操作包括呼叫建立、数据传输、呼叫清除三个阶段 永久虚电路永久虚电路(PVC)(PVC) 只有数据传输阶段的操作，无呼叫建立和清除过程只有数据传输阶段的操作，无呼叫建立和清除过程22 （（1 1）） SVC SVC的呼叫建立过程的呼叫建立过程 正常的呼叫建立过程如图正常的呼叫建立过程如图6.86.8所示。

所示a)DTE(a)DTE发出呼叫请求：发出呼叫请求： 在主叫在主叫DTE1DTE1至交换机至交换机A A的线路上选择一个逻辑信道的线路上选择一个逻辑信道( (图中为图中为253)253)，并发送呼叫请求分组，如表，并发送呼叫请求分组，如表6.36.3所示该““呼叫请求呼叫请求””分组中包含了可供分配的高端分组中包含了可供分配的高端LCNLCN和被叫和被叫DTEDTE地址 23表表6.3 呼叫请求分组的格式呼叫请求分组的格式24 （（b b）源端交换机）源端交换机A A收到收到DTE1DTE1送来的呼叫请求分组后送来的呼叫请求分组后: : 根据被叫根据被叫DTEDTE的地址判断被叫的地址判断被叫DTEDTE所连接的终端交换机所连接的终端交换机C C 查查A A的路由表选择去往终端交换机的路由表选择去往终端交换机C C的路由 假设选择的路由要经过交换机假设选择的路由要经过交换机B B进行转接，进行转接， 则交换则交换机机A A将该呼叫请求分组转换成网络内部规程格式，转发将该呼叫请求分组转换成网络内部规程格式，转发至交换机至交换机B B，然后再通过交换机，然后再通过交换机B B传送到终端交换机传送到终端交换机C C。

这样，每个交换机中要建立一张转发表，表示入端这样，每个交换机中要建立一张转发表，表示入端LCNLCN和出端和出端LCNLCN之间的映射关系之间的映射关系25图图6.86.8中表中表(a)(a)、、(b)(b)、、(c)(c)分别是交换机分别是交换机A A、、B B、、C C中建立的转发表中建立的转发表表表(a)(a)：表示从入端口：表示从入端口DTE1DTE1的的253253号逻辑信道来的信息要转发至出端口号逻辑信道来的信息要转发至出端口B B交换机的交换机的2020号逻辑信道号逻辑信道表表(b)(b)：表示了从入端口交换机：表示了从入端口交换机A A的的2020号逻辑信道来的信息要转发至出号逻辑信道来的信息要转发至出端口交换机端口交换机C C的的7878号逻辑信道，此时终端交换机号逻辑信道，此时终端交换机C C再将网络规程格式的再将网络规程格式的呼叫请求分组转换为入呼叫分组，并选择一个逻辑信道发送给被叫呼叫请求分组转换为入呼叫分组，并选择一个逻辑信道发送给被叫DTE2DTE2表表(c)(c)：则表示了从入端口交换机：则表示了从入端口交换机B B的的7878号逻辑信道来的信息要通过号逻辑信道来的信息要通过1010号逻辑信道发送至被叫号逻辑信道发送至被叫DTE2DTE2。

26图图6.8 6.8 呼叫建立过程呼叫建立过程27 c)c)若被叫若被叫DTE2DTE2可以接受呼叫，则向交换机可以接受呼叫，则向交换机C C发送发送““呼叫接受呼叫接受””分分组，表示同意建立虚电路，该分组中的组，表示同意建立虚电路，该分组中的LCNLCN必须与必须与““入呼叫入呼叫””分组分组中的中的LCNLCN相同d)d)交换机交换机C C接收到接收到““呼叫接受呼叫接受””分组后，通过网络规程传送到交换分组后，通过网络规程传送到交换机机B B，交换机，交换机B B再送给交换机再送给交换机A A，交换机，交换机A A发送呼叫连接分组到主叫发送呼叫连接分组到主叫DTE1DTE1，， 此呼叫连接分组中的此呼叫连接分组中的LCNLCN与呼叫请求分组中的与呼叫请求分组中的LCNLCN相同d)d)主叫主叫DTEDTE接收到呼叫连接分组之后，表示主叫接收到呼叫连接分组之后，表示主叫DTEDTE和被叫和被叫DTEDTE之间之间的虚电路已经建立此时，可以进入数据传输阶段的虚电路已经建立此时，可以进入数据传输阶段28 （（2 2）） 数据传输阶段数据传输阶段 当主叫当主叫DTEDTE和被叫和被叫DTEDTE之间完成了虚呼叫的建立之后，之间完成了虚呼叫的建立之后，就进入了数据传输阶段，就进入了数据传输阶段，DTE DTE 和和DCEDCE对应的逻辑信道就进对应的逻辑信道就进入数据传输状态。

此时，在两个入数据传输状态此时，在两个DTEDTE之间交换的分组包括之间交换的分组包括数据分组、流量控制分组和中断分组数据分组、流量控制分组和中断分组 PVC/SVC PVC/SVC都包括数据传输都包括数据传输 29 在数据传输阶段，交换机的主要作用是逐个转发分组由在数据传输阶段，交换机的主要作用是逐个转发分组由于虚电路已经建立，属于该虚电路的分组将顺序沿着这条虚电于虚电路已经建立，属于该虚电路的分组将顺序沿着这条虚电路进行传输，此时分组头中将不再需要包含目的地的详细地址，路进行传输，此时分组头中将不再需要包含目的地的详细地址，而只需要有逻辑信道号即可而只需要有逻辑信道号即可 在每个交换节点上，要将分组进行存储，然后进行转发在每个交换节点上，要将分组进行存储，然后进行转发转发是指根据分组头中的转发是指根据分组头中的LCNLCN查相应的转发表，找到相应的出端查相应的转发表，找到相应的出端口和出端的口和出端的LCNLCN，用该，用该LCNLCN替换分组头中的入端口替换分组头中的入端口LCNLCN，然后将分，然后将分组在指定的出端口进行排队，等到有空闲资源时，将分组传送组在指定的出端口进行排队，等到有空闲资源时，将分组传送至线路上。

至线路上30 （（3 3）） SVC SVC的呼叫清除过程的呼叫清除过程 在虚电路任何一端的在虚电路任何一端的DTEDTE都能够清除呼叫呼叫清除过程将都能够清除呼叫呼叫清除过程将导致与该呼叫有关的所有网络信息被清除，所有网络资源被释导致与该呼叫有关的所有网络信息被清除，所有网络资源被释放 呼叫清除的过程如图呼叫清除的过程如图6.96.9所示主叫所示主叫DTE1DTE1发送清除请求分组发送清除请求分组给交换机给交换机A A，再通过网络到达交换机，再通过网络到达交换机C C，交换机，交换机C C发清除指示分组发清除指示分组给被叫给被叫DTE2DTE2，被叫，被叫DTE2DTE2用清除证实分组予以响应该清除证实用清除证实分组予以响应该清除证实分组送到交换机分组送到交换机C C，再通过网络传到交换机，再通过网络传到交换机A A，交换机，交换机A A再发送清再发送清除证实到主叫除证实到主叫DTE1DTE1完成清除协议之后，虚呼叫所占用的所有完成清除协议之后，虚呼叫所占用的所有逻辑信道都被释放逻辑信道都被释放31图6.9 呼叫清除过程32 四、帧中继技术四、帧中继技术 帧中继是在帧中继是在OSIOSI参考模型第二层参考模型第二层( (数据链路层数据链路层) )的基的基础上采用简化协议传送和交换数据的一种技术，由于础上采用简化协议传送和交换数据的一种技术，由于第二层的数据单元为帧，故称之为帧中继。

它是第二层的数据单元为帧，故称之为帧中继它是X.25X.25分组网在光纤传输、用户终端日益智能化的条件下的分组网在光纤传输、用户终端日益智能化的条件下的发展它仅完成物理层和链路层核心层的功能，而将发展它仅完成物理层和链路层核心层的功能，而将流量控制、纠错等复杂的控制交给智能终端去完成，流量控制、纠错等复杂的控制交给智能终端去完成，大大简化了节点机之间的协议大大简化了节点机之间的协议33 1 1、帧中继的协议模型、帧中继的协议模型6.10 6.10 帧中继的协议结构帧中继的协议结构帧中继的协议结构如图帧中继的协议结构如图6.106.10所示，它包括两个操作平面：所示，它包括两个操作平面：控制平面控制平面(C-plane)(C-plane)：用于建立和释放逻辑连接，传送并处理呼叫控制消息；：用于建立和释放逻辑连接，传送并处理呼叫控制消息；用户平面用户平面(U-plane)(U-plane)：用于传送用户数据和管理信息用于传送用户数据和管理信息34 2 2、帧中继交换原理、帧中继交换原理 帧中继起源于分组交换技术，它取消了分组交换技术帧中继起源于分组交换技术，它取消了分组交换技术中的数据报方式，而仅采用虚电路方式，向用户提供面向中的数据报方式，而仅采用虚电路方式，向用户提供面向连接的数据链路层服务。

连接的数据链路层服务 帧中继的交换原理如图帧中继的交换原理如图6.116.11所示35图32图图6.11 6.11 帧中继的交换原理帧中继的交换原理36（（1 1）帧中继也采用统计复用技术，其复用在链路层进行帧中继也采用统计复用技术，其复用在链路层进行2 2）逻辑链路用）逻辑链路用DLCIDLCI来标识来标识（类似于（类似于X.25X.25中的中的LCNLCN））3 3））虚连接：虚连接： 多段多段DLCIDLCI的级连构成端到端的虚连接的级连构成端到端的虚连接( (X.25X.25中称为虚电路中称为虚电路) )4 4）虚连接可分为：交换虚连接）虚连接可分为：交换虚连接SVCSVC和永久虚连接和永久虚连接PVCPVC 目前在网中只提供永久虚电路业务目前在网中只提供永久虚电路业务5 5）当帧中继网只提供）当帧中继网只提供PVCPVC时，每一个帧中继交换机中都存时，每一个帧中继交换机中都存在在PVCPVC转发表6 6））帧中继网中，一般都由路由器作为用户，负责构成帧帧中继网中，一般都由路由器作为用户，负责构成帧中继的帧格式中继的帧格式37 在图在图6.116.11中，已建立了三条中，已建立了三条PVCPVC：：PVC1PVC1为路由器为路由器1 1到路由器到路由器2 2：：25—3525—35；；PVC2PVC2为路由器为路由器1 1到路由器到路由器3 3：：35—45—55—6535—45—55—65；；PVC3PVC3为路由器为路由器1 1到路由器到路由器4 4：：20—30—4020—30—40。

38各交换机内部都建立相应的转发表，如图各交换机内部都建立相应的转发表，如图3232中的表中的表a a、表、表b b、、表表c c所示如对于所示如对于PVC2PVC2，交换机，交换机A A收到收到DLCI=35DLCI=35的帧后，查询的帧后，查询转发表，得知下一节点为交换机转发表，得知下一节点为交换机B B，，DLCI=45DLCI=45，则交换机，则交换机A A将将 DLCI=35DLCI=35映射到映射到DLCI=45DLCI=45，并通过，并通过A—BA—B的输出线转发出去，的输出线转发出去，帧到达交换机帧到达交换机B B时，完成类似的操作，将时，完成类似的操作，将 DLCI=45 DLCI=45映射到映射到DLCI=55DLCI=55，转发到交换机，转发到交换机C C，，C C将将 DLCI=55 DLCI=55映射到映射到DLCI=65DLCI=65转转发到路由器发到路由器3 3，从而完成用户信息的交换从而完成用户信息的交换。