计算机网络工程 第7章

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1、第7章广域网技术第7章广域网技术第第7章广域网技术章广域网技术7.1 广域网协议与广域网协议与OSI参考模型参考模型7.2 分组交换网分组交换网X.25 7.3 帧中继帧中继7.4 ISDN 7.5 DSL 7.6 SONET思考题与习题思考题与习题第7章广域网技术第7章广域网技术7.1 广域网协议与广域网协议与OSI参考模型参考模型广域网是一种跨地区或国界的数据通信网络，使用电信运营商提供的设备作为信息传输平台。对照OSI参考模型，广域网技术主要涉及底3层，分别是物理层、数据链路层和网络层。图7-1列出了一些经常使用的广域网技术同OSI参考模型之间的对应关系。第7章广域网技术第7章广域网技术

2、图7-1 对应关系网络层数据链路层介质访问层物理层包 分 组 层链 路 访 问 层x.21bisEIA/TIA-232 EIA/TIA-422 V.24V.35 HSSI G.703 EIA-530帧 中 继高速 数据 链路 控制 协仪点对 点协 议同步 数据 链路 控制 协议交 换 式 多 兆 比 特 数 据 业 务OSI 层次WAN 规格第7章广域网技术第7章广域网技术7.2 分组交换网分组交换网X.25 在传统的网络概念中，解决远程计算机连网的主要手段是通过租用电话线路，通过调制解调器将数据 信号转变成模拟信号，在公共交换电话网(Public Switched Telephone Net

3、work，PSTN)上进行传输。其实，公共分组数据网络(Public Switched Data Network，PSDN)已经成为广域网中的重要传输系统。第7章广域网技术第7章广域网技术分组交换是一种在距离相隔较远的工作站点之间进行大容量数据传输的有效方法，它结合线路交换和报文交换的优点，将信息分成较小的分组进行存储、转发，动态分配线路的带宽。CCITT X.25协议是常见的公共数据网的一种协议。因此，公共数据网一般也称为X.25网。X.25网实际上包括相关的一组协议，如CCITT X.3，X.28，X.29，X.75等。X.25协议主要定义了主机与公共分组交换网之间的协议。它提供了点对点的

4、面向连接的通信，而不是点到多点的无连接通信，后者应用在许多其他 WAN协议中。第7章广域网技术第7章广域网技术当X.25网服务刚刚引入时，其传输速率被限制在64 kb/s内。1992年，ITU-T更新了X.25标准，传输速率可高达2.048 Mb/s。第7章广域网技术第7章广域网技术7.2.1 X.25与OSI模型虽然X.25协议出现在OSI模型之前，但是ITU-T规范定义了在DTE和DCE之间的分层的通信，与OSI模型的前三层呼应(见图7-2)：X.25物理协议层(第1层)、X.25链接访问层(第2层)、X.25包协议层(第3层)。第7章广域网技术第7章广域网技术图7-2 X.25 通信层与

5、OSI模型的比较第3层(包协议层):负责包交换技术、按顺序的通信 和连接的可靠性第2层(链接访问层):数据传输，错误检测和校正, 帧序列,流控制和帧组成第1层(物理协议层):物理连接的ITU-T X.21标准OSI网络层OSI数据链路层OSI物理协议层第7章广域网技术第7章广域网技术1. 物理协议层物理协议层由ITU-T的X.21标准定义，采用X.21物理接口。该层控制着到通信适配器和通信电缆的物理和电子连接。物理层使用同步通信来传输帧，在物理层中包含着电压级别、数据位表示、定时及控制信号。 X.21物理接口与PC串行通信端口的EIA-232C/D标准很相似。第7章广域网技术第7章广域网技术2

6、. 链接访问层X.25网的第2层等价于OSI模型的数据链路层的MAC子层。它的主要功能是处理数据传输、编址、错误检测和校正、流量控制和X.25帧组成等。其中包含均衡式链路访问过程(Link Access Procedure-Balanced，LAPB )协议，是用来建立或断开WAN上的虚拟连接的。虚拟连接是实现两结点之间的逻辑连接。在一个物理 连接或通信电缆中可以有多个虚拟的X.25连接。LAPB还可以确保帧是按发送的顺序来接收的，接收时未受任何损害。第7章广域网技术第7章广域网技术3. 包协议层(分组层)第3层类似于OSI的网络层。该层处理信息顺序的交换，并确保虚拟连接的可靠性。它可在一个虚

7、连接 上同时转接多达4095个虚拟连接。第3层提供了以下基本服务：(1) 在X.25网接口为每个用户呼叫提供一个逻辑信 道(所谓“呼叫”是指一次通信过程)；(2) 通过逻辑信道号(LCN)来区分同每个用户呼叫有关的分组；第7章广域网技术第7章广域网技术(3) 为每个用户的呼叫连接提供有效的分组传输，包括顺序编号、分组的确认和流量控制过程；(4) 提供交换虚电路(SVC)和永久虚电路(PVC)的连接；(5) 提供建立和拆除交换虚电路连接的方法；(6) 检测和恢复分组层的差错。第7章广域网技术第7章广域网技术7.2.2 X.25网的设备X. 25网(如图7-3所示)通信主要使用下列设备来完成：(1

8、) DTE：可以是终端，也可以是从PC到大型机等的各种类型的主机。(2) DCE：DCE是诸如X.25适配器、访问服务器或分组交换机等的网络设备，用来将DTE连接到X.25 网络上。第7章广域网技术第7章广域网技术(3) 包拆装器(Packet Assembler /Disassembler，PAD)：这是一种将分组打包为X.25格式并添加X.25地址信息的设备。当分组到达目标LAN时，可以删除X.25的格式信息。PAD中的软件可以将数据格式化并提供广泛的差错检验功能。第7章广域网技术第7章广域网技术(4) 分组交换机(Packet -Switching Exchange，PSE)：X.25

9、WAN网络中位于厂商站点的一种交换机。通过X.25的分组交换网把数据从一个DTE设备向另一个DTE设备传输。每个DTE都是通过PAD来连接在DCE上的。PAD具有多个端口，可以给每一个连接于其上的计算机系 统建立不同的虚拟电路。DTE向PAD发送数据，PAD按X.25分组格式将数据格式化并编址，然后通过DCE管理的分组交换电路将其发送出去。DCE连接在分组交换机PSE上。第7章广域网技术第7章广域网技术客户的DCE通过高速的电信线路如T-1或E-1线路连接在厂商PSE上。然后PSE将X.25格式的分组转发到X.25 WAN网络的另一个交换机或分组的目标网络上。第7章广域网技术第7章广域网技术图

10、7-3 X.25网络DCEPSEPSEDCEPSEPSE DCEDCEPADPADPADPADDTEDTEDTEDTEDTEX.25WANDTE第7章广域网技术第7章广域网技术在维护X.25网络时，有四个特别重要的协议。(1) X .3协议：该协议规定了PAD是如何转换要发送的X.25格式的分组，以及当分组到达其目标网络时，是如何将X.25信息删除掉的；(2) X.20协议：该协议定义了DTE和DCE之间的起始和终止传输；(3) X.28协议：该协议说明了DTE (或称终端)和PAD之间的接口；第7章广域网技术第7章广域网技术(4) X.29协议：该协议说明了控制信息是如何在DTE和PAD之间

11、发送的，以及控制信息发送的格式是怎样的。ITU-T定义了X.75协议，也称为网关协议，可以将X.25网络连接到其他分组交换网络上，如帧中继等。第7章广域网技术第7章广域网技术7.2.3 虚电路业务分组交换网向所有网上的客户提供网络的基本服 务功能，也就是要求网络能在客户之间“透明地”传送信息。要想传送信息，就必须建立信息通路，在分组 网上称这种通路为“虚电路”。虚电路有两种方式：交换虚电路(SVC)和永久虚电路(PVC)。第7章广域网技术第7章广域网技术交换型虚电路(Switched Virtual Circuit，SVC )是通过动态的呼叫建立和呼叫清除过程所建立的虚电路。这种电路是逻辑的连

12、接，只在数据传输期间存在。一旦传输结束，那么其他结点就可以使用这个信道了。 使用这种方式通信的客户，一次完整的通信过程分为3个阶段：呼叫建立、数据传送和拆线。它适用于数据传送量小、随机性强的场合。第7章广域网技术第7章广域网技术永久型虚电路(Permanent Virtual Circuit，PVC )是一种一直都保持的逻辑通信信道。在DTE接入X.25网中时，由协商指定的DTE之间不需要呼叫建立和拆除过程的虚电路。这种连接即使是数据传输结束了都会保持，如同租用专线一样，在两个客户之间建立固定的通路。它适合于两个用户的通信比较频繁、通信量较大的场合。交换型虚电路和永久型虚电路都是分组交换技术的

13、典型例子。第7章广域网技术第7章广域网技术在X.25网中，每一个虚电路是通过虚电路号来识别的。一个虚电路号由逻辑信道群号(15)和逻辑信道号(255)组成。而且，在虚电路两端的虚电路号是不相关的，由DCE把虚电路号映照到虚电路上去。用于虚呼叫的虚电路号范围和永久虚电路的虚电路号范围应在签订业务时与管理部门协商确定和分配。第7章广域网技术第7章广域网技术7.2.4 X.25的帧结构X. 25的帧结构如表7-1所示。表7-1 X.25的帧结构标 志 (LAPB 头的一部分帧级别的控制、地址 信息(LAPB头的一部 分)数据LAPB尾 部的一部 分标志(LAPB尾部 的一部分)第7章广域网技术第7章

14、广域网技术其中，标志是用来说明帧的起止界限；帧级别的控制和地址包含着第2层LAPB域；数据包含着第3层域；帧检测序列(FCS)用于CRC错误检测。LAPB域位于带LAPB的帧的第3层范围，含有帧的起始标志、帧控制和地址信息，以及由FCS和帧结束标志组成的LAPB注脚域。其中，LAPB控制部分说明了消息是命令还是响应，而且还包含着帧的顺序号； LAPB地址部分标识了帧的目标。X.25帧的数据部分内包含的第3层域由头和从网络发送过来的封装的分组组成，如图7-4所示。第7章广域网技术第7章广域网技术图7-4 X.25分组头格式QDSSGFILCGNLCN分组类型标识第7章广域网技术第7章广域网技术其

15、中，GFI为通用格式标识符，用于说明包的头是如何格式化的。它由分组头的第1个字节的第58位组成，包含了Q、D、SS字段，其中，Q位用来区分传输的分组包含的是用户数据还是控制信息，D位表示数据分组是由本地(DTE-DCE)还是由端到端(DTE-DCE)来确认，SS位用以指示数据分组的序号是用3位(即模8)还是7位(即模128)。逻辑信道群号和逻辑信道号(LCGN+LCN)共12位，用以区分DTE-DCE接口中许多不同的逻辑子信道。其中，LCGN占高4位，LCN占低8位，可提供4095个逻辑信道号。第7章广域网技术第7章广域网技术分组类型标识符(PTI)用于区分各种不同的X.25分组类型。对于某些

16、分组它也指出了分组的顺序编号(即发送顺序号和接收顺序号)，用这些编号可以在分组之间建立逻辑连接，通过对编号分组的确认，保证分组传 输的正确性和实现分组层的流量控制。X.25分组类型有4种：(1) B呼叫建立分组：用于在两个DTE之间建立交换虚电路，这类分组包括呼叫请求分组、入呼叫分组、呼叫接收分组和呼叫连接分组。第7章广域网技术第7章广域网技术(2) 数据传输分组：用于在两个DTE之间实现数据传输。这类分组包括数据分组、流量控制分组、中断分组和在线登记分组。(3) 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。(4) 呼叫拆除分组：在两个DTE之间断开虚电路，包括拆除请求分组、拆除指示分组和拆除证实分组。第7章广域网技术第7章广域网技术7.2.5 呼叫建立和呼叫拆除为了建立一条虚电路，必须进行X.25分组层的呼叫建立过程。首先，主叫DTE发送呼叫请求分组给本地DCE，由子网通过网络传送到远端DCE，最后由远端DCE将其转换为入呼叫分组，并发送给被叫DTE。被叫DTE通过发送呼叫接