分组交换与分组交换网44页PPT
合集下载
第五章分组交换和分组交换网要点
X.25协议定义了帧（Frame）和分组（Packet）的结构； 数据传输通路的建立和释放、数据的传输等过程；顺序控制、 差错控制和流量控制等机制；以及分组交换提供的基本业务和 可选业务等。X.25属于接口规程，没有定义路由选择算法，这 属于分组交换网网络内部控制功能，由各个厂家决定。（参见 《分组交换工程》P163-165）
几种常见的路由选择策略：
1. 固定路由选择 2. 泛法路由选择 3. 随机路由选择 4. 自适应路由选择
固定路由选择举例
各节点的路由表
洪泛式路由选择示例
扩散式路由
虚电路路由表
虚电路重连接过程
5.2.5 流量控制
分组交换网中各个节点交换机的处理能力和各条线路 的传输容量是一定的，但是用户终端发送分组的时间和数 量具有随机性。如果不对数据流进行控制，有可能造成网 内数据流分布不均匀，部分节点和线路上的数据流超过其 处理能力或传输容量，造成网络的阻塞。严重时，分组在 网络中无法传送，不断被丢弃，源节点无法发送新的数据， 目的节点也收不到分组，造成死锁。
物理层完成的主要功能如下： 在DTE和DCE接口处提供数据传输； 在设备之间提供控制信号； 提供时钟信号，用以同步数据流和规定比特速率； 提供电气地； 提供机械的连接器（如针、插头和插座）。
5.3.3 X.25的数据链路层——LAPB
X.25数据链路层规程是要在物理层提供的双向的信 息输送管道上实施信息传输的控制。一般情况下，X.25 的数据链路层采用的是HDLC（高级数据链路控制规程） 的一个子集LAPB（平衡型链路访问规程）。
（3）在数据报方式下，由于每个数据分组都要独立的寻找路径， 所以单个数据分组传输的时延较大。而虚电路一旦建立，单个 数据分组的传输时延则会小得多。
几种常见的路由选择策略：
1. 固定路由选择 2. 泛法路由选择 3. 随机路由选择 4. 自适应路由选择
固定路由选择举例
各节点的路由表
洪泛式路由选择示例
扩散式路由
虚电路路由表
虚电路重连接过程
5.2.5 流量控制
分组交换网中各个节点交换机的处理能力和各条线路 的传输容量是一定的，但是用户终端发送分组的时间和数 量具有随机性。如果不对数据流进行控制，有可能造成网 内数据流分布不均匀，部分节点和线路上的数据流超过其 处理能力或传输容量，造成网络的阻塞。严重时，分组在 网络中无法传送，不断被丢弃，源节点无法发送新的数据， 目的节点也收不到分组，造成死锁。
物理层完成的主要功能如下： 在DTE和DCE接口处提供数据传输； 在设备之间提供控制信号； 提供时钟信号，用以同步数据流和规定比特速率； 提供电气地； 提供机械的连接器（如针、插头和插座）。
5.3.3 X.25的数据链路层——LAPB
X.25数据链路层规程是要在物理层提供的双向的信 息输送管道上实施信息传输的控制。一般情况下，X.25 的数据链路层采用的是HDLC（高级数据链路控制规程） 的一个子集LAPB（平衡型链路访问规程）。
（3）在数据报方式下，由于每个数据分组都要独立的寻找路径， 所以单个数据分组传输的时延较大。而虚电路一旦建立，单个 数据分组的传输时延则会小得多。
分组交换与分组交换网
整理课件
分组交换的基本原理
固定分配资源法又分“时分复用”（TDM，Time Division Multiplexing）和“频分复用”（FDM， Frequency Division Multiplexing）两种。时分复 用就是将线路传输的时间轮流分配给每个用户，每个 用户只在分配的时间里使用线路发送和接收信息。而 且，当在分配的时间里用户没有信息要传输时，也不 能给其他用户使用，即这段时间只由它来独享。
第5章 分组交换与分组交换网
基本概念、网络形式、网络 体系结构、路由选择、流量 和拥塞控制、设备结构
整理课件
1
分组交换的产生背景
分组交换是为数据通信而设计的交换方式，在出现分 组交换之前，采用电路交换和报文交换传输数据，但这两 种交换方式不能完全适应数据通信的要求，因此后来出现 了针对数据通信特点而设计的分组交换方式。
➢ 恢复分组实现分组层的差错恢复，包括复位分组、 再启动分组和诊断分组。
➢ 呼叫释放分组用在两个DTE之间断开虚电路，包括 释放请求分组、释放指示分组和释放证实分组。
整理课件
链路层的帧格式
数据链路控制协议可分为两大类：面向字 符的协议和面向比特的协议。
面向字符的协议以字符作为传输的基本单位， 并用10个专用字符控制传输过程。这类协议 发展较早，至今仍在使用。
整理课件
分组交换网的主要形式
两种主要形式：面向连接和无连接 面向连接，通信前先要分配资源和进行通信参数协商， 然后进行数据交换传送，通信结束后释放所占用资源。 无连接，随时可进行数据传送，网络总是处于准备好状 态。
整理课件
27
面向连接分组交换网
通信过程，类似电路交换网，连接发起者通过信令协议 分组请求建立连接，交换机负责按照目的地址选择下一 节点，直至目的节点建立虚通路。 源目的节点间虚通路建立后，通信双方沿已建立的逻辑 虚通路互传数据分组。 通信结束时，发送释放连接的信令分组，双向资源置闲。
分组交换的基本原理
固定分配资源法又分“时分复用”（TDM，Time Division Multiplexing）和“频分复用”（FDM， Frequency Division Multiplexing）两种。时分复 用就是将线路传输的时间轮流分配给每个用户，每个 用户只在分配的时间里使用线路发送和接收信息。而 且，当在分配的时间里用户没有信息要传输时，也不 能给其他用户使用，即这段时间只由它来独享。
第5章 分组交换与分组交换网
基本概念、网络形式、网络 体系结构、路由选择、流量 和拥塞控制、设备结构
整理课件
1
分组交换的产生背景
分组交换是为数据通信而设计的交换方式，在出现分 组交换之前，采用电路交换和报文交换传输数据，但这两 种交换方式不能完全适应数据通信的要求，因此后来出现 了针对数据通信特点而设计的分组交换方式。
➢ 恢复分组实现分组层的差错恢复，包括复位分组、 再启动分组和诊断分组。
➢ 呼叫释放分组用在两个DTE之间断开虚电路，包括 释放请求分组、释放指示分组和释放证实分组。
整理课件
链路层的帧格式
数据链路控制协议可分为两大类：面向字 符的协议和面向比特的协议。
面向字符的协议以字符作为传输的基本单位， 并用10个专用字符控制传输过程。这类协议 发展较早，至今仍在使用。
整理课件
分组交换网的主要形式
两种主要形式：面向连接和无连接 面向连接，通信前先要分配资源和进行通信参数协商， 然后进行数据交换传送，通信结束后释放所占用资源。 无连接，随时可进行数据传送，网络总是处于准备好状 态。
整理课件
27
面向连接分组交换网
通信过程，类似电路交换网，连接发起者通过信令协议 分组请求建立连接，交换机负责按照目的地址选择下一 节点，直至目的节点建立虚通路。 源目的节点间虚通路建立后，通信双方沿已建立的逻辑 虚通路互传数据分组。 通信结束时，发送释放连接的信令分组，双向资源置闲。
分组交换
DTE1 DTE2 3 4 节点A路由表
呼叫 1 2 入 3 4 10 12 2 2 出 62 63
端口号 LCN 端口号 LCN
节点A 2 3
节点B
1 2
DTE3 DTE4
节点B路由表
呼叫 1 2 入 3 3 62 63 1 2 出 22 23
端口号 LCN 端口号 LCN
7
勤学 务实 开拓 创新
19
勤学 务实 开拓 创新
分组交换原理
5.2.5 流量控制
流量控制的必要性:
在分组交换网中，网络节点采用存储-转发的机制对 分组进行处理，如果分组到达的速率大于节点处理分 组的速率，就可能造成网络节点中存储区被填满，导 致后来的分组无法被处理。
线路的传输容量也是有限的，如果网络中数据流分 布不均匀，可能会导致某些线路上流量超过其负载能 力，分组无法被及时传送。
5.2.4 路由选择
路由选择的策略：有4种方法
2、固定路由选择： 2)实现: 分组交换网根据一定的准则计算出每一对源节点 和目的节点之间的路由，并把它们保存在路由表中; 路由的计算可以由网络控制中心（NCC）完成，然 后装入各个节点中，也可由节点自身完成。每个节 点对应一张路由表;
15
勤学 务实 开拓 创新
分组交换原理
5.2.4 路由选择
路由选择的策略：有4种方法
1、洪泛法：
原理:每个节点接收到一个分组后检查是否收到过 该分组，如果收到过就将它丢弃，如果未收到过，则 把该分组发往除了分组来源的那个节点以外的所有相 邻的节点。这样，同一个分组的副本将经过所有的路 径到达目的节点。目的节点接受最先到达的副本，后 到的副本将被丢弃。
21
勤学 务实 开拓 创新
呼叫 1 2 入 3 4 10 12 2 2 出 62 63
端口号 LCN 端口号 LCN
节点A 2 3
节点B
1 2
DTE3 DTE4
节点B路由表
呼叫 1 2 入 3 3 62 63 1 2 出 22 23
端口号 LCN 端口号 LCN
7
勤学 务实 开拓 创新
19
勤学 务实 开拓 创新
分组交换原理
5.2.5 流量控制
流量控制的必要性:
在分组交换网中，网络节点采用存储-转发的机制对 分组进行处理，如果分组到达的速率大于节点处理分 组的速率，就可能造成网络节点中存储区被填满，导 致后来的分组无法被处理。
线路的传输容量也是有限的，如果网络中数据流分 布不均匀，可能会导致某些线路上流量超过其负载能 力，分组无法被及时传送。
5.2.4 路由选择
路由选择的策略：有4种方法
2、固定路由选择： 2)实现: 分组交换网根据一定的准则计算出每一对源节点 和目的节点之间的路由，并把它们保存在路由表中; 路由的计算可以由网络控制中心（NCC）完成，然 后装入各个节点中，也可由节点自身完成。每个节 点对应一张路由表;
15
勤学 务实 开拓 创新
分组交换原理
5.2.4 路由选择
路由选择的策略：有4种方法
1、洪泛法：
原理:每个节点接收到一个分组后检查是否收到过 该分组，如果收到过就将它丢弃，如果未收到过，则 把该分组发往除了分组来源的那个节点以外的所有相 邻的节点。这样，同一个分组的副本将经过所有的路 径到达目的节点。目的节点接受最先到达的副本，后 到的副本将被丢弃。
21
勤学 务实 开拓 创新
分组交换-PPT精选
(5) 虚电路的缺点是当网络发生故障时，可能导致 虚电路中断，必须重新建立连接。
(6) 虚电路适用于一次建立后长时间传送数据的场 合，其持续时间应显著大于呼叫建立时间，如文件传 送、传真业务等。
第7章 分组交换网
虚电路分为两种：交换虚电路(SVC：Switching Virtual Circuit) 和 永 久 虚 电 路 (PVC ： Permanent Virtual Circuit)。
同一个终端的每次呼叫可以分配不同的逻辑信道 号。
同一次呼叫连接中，来自某一个终端的数据的逻 辑信道号应该是相同的。
第7章 分组交换网
7.1.2 虚电路与数据报
1．虚电路方式 所谓虚电路方式，就是指两终端用户在相互传送数 据之前要通过网络建立一条端到端的逻辑上的虚连接， 即确定了信息所走的路径——虚电路。 虚电路一旦建立以后，属于同一呼叫的数据均沿着 这一虚电路传送，当用户传送数据时，清除该虚电路。 在这种方式中，用户的通信需要经历连接建立、数据 传输、连接拆除三个阶段，是面向连接的方式。
第7章 分组交换网
… … …
…
终端 终端 1 终端 2
终端 n
255 254
201
逻辑信道 255 254 201
线路
图7.2 逻辑信道的形成过程
计算机 进程 进程
进程
第7章 分组交换网
逻辑信道的特点如下： (1) 采用动态复用方法，在终端每次呼叫时，根据当 时实际情况分配LCN。
同一个终端可以同时通过网络建立多个数据通路， 它们之间通过LCN来进行区分。
第7章 分组交换网
NPT
字符 终端
NPT
… … …
PCE
PAD X.3 X.28 X.29
(6) 虚电路适用于一次建立后长时间传送数据的场 合，其持续时间应显著大于呼叫建立时间，如文件传 送、传真业务等。
第7章 分组交换网
虚电路分为两种：交换虚电路(SVC：Switching Virtual Circuit) 和 永 久 虚 电 路 (PVC ： Permanent Virtual Circuit)。
同一个终端的每次呼叫可以分配不同的逻辑信道 号。
同一次呼叫连接中，来自某一个终端的数据的逻 辑信道号应该是相同的。
第7章 分组交换网
7.1.2 虚电路与数据报
1．虚电路方式 所谓虚电路方式，就是指两终端用户在相互传送数 据之前要通过网络建立一条端到端的逻辑上的虚连接， 即确定了信息所走的路径——虚电路。 虚电路一旦建立以后，属于同一呼叫的数据均沿着 这一虚电路传送，当用户传送数据时，清除该虚电路。 在这种方式中，用户的通信需要经历连接建立、数据 传输、连接拆除三个阶段，是面向连接的方式。
第7章 分组交换网
… … …
…
终端 终端 1 终端 2
终端 n
255 254
201
逻辑信道 255 254 201
线路
图7.2 逻辑信道的形成过程
计算机 进程 进程
进程
第7章 分组交换网
逻辑信道的特点如下： (1) 采用动态复用方法，在终端每次呼叫时，根据当 时实际情况分配LCN。
同一个终端可以同时通过网络建立多个数据通路， 它们之间通过LCN来进行区分。
第7章 分组交换网
NPT
字符 终端
NPT
… … …
PCE
PAD X.3 X.28 X.29
交换技术课件
分组交换技术的应用场景
互联网接入
分组交换技术广泛应 用于互联网接入，提 供高速、可靠的上网
服务。
局域网互连
通过分组交换网实现 不同局域网之间的互 连互通，促进信息共
享和业务协同。
移动通信
分组交换技术用于移 动通信网络中，支持 数据业务的传输和控
制。
专网建设
利用分组交换技术构 建专用网络，满足政 府、企业等不同行业
开放性
软交换技术采用开放式体 系架构，可以与其他网络 设备和系统进行互操作和 集成。
软交换技术的应用场景
移动通信网络
固定电话网络
软交换技术可以用于构建移动通信网络的 核心网络部分，支持移动用户之间的通信 和移动用户与固定用户之间的通信。
软交换技术可以用于构建固定电话网络的 核心网络部分，支持固定用户之间的通信 和固定用户与移动用户之间的通信。
的特殊需求。
分组交换技术的发展趋势
高效性能
随着通信技术的发展，分组交换技术 将不断提升传输速率和处理能力，以
满足更高的通信需求。
安全保障
加强分组交换网络安全保障机制的研 究和应用，提高网络的安全性和可靠
性。
融合发展
分组交换技术将与电路交换、卫星通 信等技术相互融合，形成更加灵活和 多样化的通信解决方案。
稳定性。
数据通信和多媒体通信场景
02
分组交换技术更为合适，因为它可以更好地处理大量数据和多
媒体内容。
需要高度可编程和可定制的场景
03
软交换技术是最佳选择，因为它可以通过软件实现高度灵活的
通信控制和管理。
06
交换技术的应用与发展趋势
ห้องสมุดไป่ตู้ 当前应用中的交换技术
交换第5章(分组交换)精品PPT课件
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DTE 到DCE
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
DCE 清楚证实
复位请求 DTE 复位证实 再启动请求 DTE 再启动证实
清除请求 DTE 清除证实
00011011 00011111 11111011 11111111 11110001
0 0 01 0 01 1 00010111
14
2、各类分组格式：
呼叫请求分组格式：
876 5 432 1
0 0 0 1 逻辑信道群号
协
X.25 = 协
议
议
X.25
（NPT）
网内协议
（PT）
1
数据通信的特点
电路交换的不适应性
高可靠性要求。一位编 码错了表达的意思完全 不同
电路交换是透明传输(没有 差错控制措施)
电话通信的平均持续时间
持续时间短，90%用户 为5分。电路交换的通路建
数据通信持续时间＜ 立时间长，平均15s，较短
50s， 突发性
5
➢ 数据链路层采用平衡型链路访问规程LAPB， LAPB定义了DTE—DCE链路之间的帧交换的过 程及帧格式。 数据链路层的主要功能有： • 在DTE和DCE之间有效地传输数据 • 确保接受器和发送器之间的信息同步 • 检测和纠正传输中产生的差错 • 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.
现代交换原理第4章分组交换技术
路由选择算法 集中式路由交换
动态法
01
扩散式路由法 固定路由表法
静态法：
02
*
数据通信系统性能指标
有效性质量指标是衡量系统传输能力的主要指标，通常从码元传输速率、信息传输速率、频带利用率和差错率等方面来考虑。
*
信息传输速率&码元传输速率
01
I = log2 1/P = log2 N (bit)
2
当主叫DTE想要建立虚呼叫时，它就发送“呼叫请求”分组，该分组包括可供分配的高端的LCN和被叫DTE地址。
3
X.25分组层的数据传输过程与链路层的情况非常类似，数据发送和接受确认、重发过程、窗口机制、流量控制等方面的设计思想是相同的。
4
在虚呼叫任何一端的DTE都能够清除呼叫，通过发送“呼叫清除”分组和“清除指示”分组来完成呼叫清除过程。
8 7 6 5 4 3 2 1
*
分组的传输
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数据生成分组，并通过线路发送给网络（交换机）。
X.25协议产生背景
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站之间的通信协议。
X.25是ITU-T制定的WAN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。X.25在OSI/RM出现之前就制定了，在OSI和CCITT的共同努力下，X.25与OSI/RM的下三层可以对应起来，只是第三层叫做“分组层”，物理层建议采用X.21bis，数据链路层采用平衡型链路接入规程LAP B的异步平衡模式ABM。
1.分组交换原理
13
4.3.2 分层
• 分层，将网络功能分解并在若干水平层内实现， 每层只解决特定范围内的问题，各层之间定义 明确的接口形式。 • 分层的目的
– 降低系统实现的复杂度，各层只实现有限功能。 – 可使不同厂商的分组通信设备同层功能一致，方便 互联互通。 – 增加/删减功能容易，并且不致影响已有设备或功 能。 – 说明抽象通信服务的概念和实现方法。 – 体现协议的概念及其工作原理。
16
4.3.3 体系结构
• 传输层（transport layer）：运行在终端上， 提供端到端数据传输服务，包括复用／解复 用和端到端的可靠传输。 会话层（session layer）：用户间建立会话， 提供对话控制、令牌管理、同步控制等功能。 表示层（presentation layer）：为通信双方提 供公共的、独立于具体设备的数据表示方法。 应用层（application layer）：提供特定类应 用程序或业务所需的通信服务。例如发出那 些请求、作出何种响应何如何传送数据等。
•
•
•
17
4.4 分组网络的路由选择
• 路由选择，依某一标准计算两终端间最佳路径， 分配路径信息到各节点构建路由表。 • 面向连接网络，建立连接时查路由表生成转发表 项，数据分组转发时查转发表完成转发；无连接 网络，每个分组都根据路由表确定转发出口。 • 路由选择算法，要求正确、简单、健壮、稳定、 公平和最优等。健壮指部分链路故障导致拓扑改 变但算法仍正常工作，稳定指算法收敛快，公平 指能均匀承担业务负荷，最优指代价最小。 • 代价可以是链路带宽、传播延迟、租用成本、流 量状况等。
• 排队：缓存分组，再按照一定的顺序逐一发送到出口链 路 • 转发：为分组查找出口，将其转移到出口链路模块
4.3.2 分层
• 分层，将网络功能分解并在若干水平层内实现， 每层只解决特定范围内的问题，各层之间定义 明确的接口形式。 • 分层的目的
– 降低系统实现的复杂度，各层只实现有限功能。 – 可使不同厂商的分组通信设备同层功能一致，方便 互联互通。 – 增加/删减功能容易，并且不致影响已有设备或功 能。 – 说明抽象通信服务的概念和实现方法。 – 体现协议的概念及其工作原理。
16
4.3.3 体系结构
• 传输层（transport layer）：运行在终端上， 提供端到端数据传输服务，包括复用／解复 用和端到端的可靠传输。 会话层（session layer）：用户间建立会话， 提供对话控制、令牌管理、同步控制等功能。 表示层（presentation layer）：为通信双方提 供公共的、独立于具体设备的数据表示方法。 应用层（application layer）：提供特定类应 用程序或业务所需的通信服务。例如发出那 些请求、作出何种响应何如何传送数据等。
•
•
•
17
4.4 分组网络的路由选择
• 路由选择，依某一标准计算两终端间最佳路径， 分配路径信息到各节点构建路由表。 • 面向连接网络，建立连接时查路由表生成转发表 项，数据分组转发时查转发表完成转发；无连接 网络，每个分组都根据路由表确定转发出口。 • 路由选择算法，要求正确、简单、健壮、稳定、 公平和最优等。健壮指部分链路故障导致拓扑改 变但算法仍正常工作，稳定指算法收敛快，公平 指能均匀承担业务负荷，最优指代价最小。 • 代价可以是链路带宽、传播延迟、租用成本、流 量状况等。
• 排队：缓存分组，再按照一定的顺序逐一发送到出口链 路 • 转发：为分组查找出口，将其转移到出口链路模块