2015年计算机四级《网络工程师》学习笔记：第4章(2)
四、分组交换网
1、分组交换网工作原理
公共分组交换网PSDN已经成为广域网中的重要传输系统。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。
优点:出错少、线路利用率高。工作方式:数据报，虚电路。
主要特性:由于建立和拆除虚电路的呼叫控制分组和数据分组在同一通道和同一虚电路上传输，其结果是占用了通道频带;虚电路的复用发生在第三层;第二层和第三层都需要流控和差错控制机制。
2、公共数据网(CCITT X.25网)
X.25实际上包括相关的一组协议:X.3、X.28、X.29、X.75协议等。
X.25描述了将一个分组终端连接到一个分组网络上所需要做的工作。通过虚电路它能负责维护一个通过单一物理连接的多用户会话，每个用户会话被分配一个逻辑信道。提供了高优先级类型和正常优先级类型。
X.25网络与计算机之间的接口一般是通过专用设备或网关、路由器来解决的。
X.3描述了一个X.25 PAD的功能和控制参数;X.28定义了一台终端与X.25 PAD之间的交互作用，为每个用户提供了一个常规的X.25网络连接;X.29定义了一台主机和其相连的PAD之间的交互作用。
X.25互连方案:(1)采用路由器和网关同时联接x.25和本地局域网，这种方案适合规模较大、多种协议共存的网络;(2)采用一台微机作为路由器，安装相应的x.25网卡和路由软件，使用于中小规模且协议比较小的网络;(3)使用PAD机，这种方案只适合x.25协议的环境，与远程其他协议的网络互连受到限制。
3、X.25分层协议
X.25分层:物理层、数据链路层、分组层，这三层对应于OSI模型的最底下三层。
(1)物理层:涉及站点与把这个站边到分组交换网的链路之间的新产品。其标准X.21。
(2)链路层:所用的标准LAP-B，是HDLC的一个子集。
(3)分组层:提供外部虚电路服务。
三层之间的关系:用户数据被送到X.25第三层，在第三层加上含有控制信息的报头，从而组成了一个分组。控制信息用于协议的操作。整个X.25分组然后送到LAP-B实体，LAP-B在此分组的前后各加上控制信息组成一个LAP-B帧，在帧中加入控制信息也是为了协议的操作。
4、虚电路服务
X.25的分组层提供虚电路服务，数据以分组形式通过外部虚电路传输。虚电路有两类型:呼叫虚电路，是通过呼叫建立和呼叫清除等过程动态地建立起来的虚电路;永久虚电路则是固定的虚电路。
虚电路实现的过程:
5、X.25的分组格式
用户数据被分成多个块，每个块加上24位或32位的报头形成数据分组。
报头含有12位的虚电路号，其中4位号为组号，8位为通道号。
P(S)、P(R)用于流控和差错控制。M位和D位可用于流控和差错控制也可用于X.25完全分组序列。
五、帧中继网
帧中继网是由X.25分组交换技术演进而来的，由于光纤通信的误码率低，为了提高网络速率，活动了很多在X.25分组交换中的纠错功能，使帧中继的性能优于X.25分组交换的性能。
1、帧中继的主要特点:中速到高速的数据接口;标准速率为DS1，即T1速率1.544Mbps;可用于专用和公共网;仅传输数据;使用可变长度分组。
2、帧中继网与X.25网比较
载送呼叫控制信令的逻辑连接和用户数据是分开的。因此中间节点毋需为每个连接的呼叫控制保持状态表;逻辑连接的复用和交换发生在第二层，而不是在第三层，从而减少了处理的层次;结点到结点之间毋需流控和差错控制，由高层负责端到端的流控和差错控制。
3、帧中继的优点:精简了通信处理。协议对用户-网络接口以及网络内部处理的功能降低了，从而得到了低延迟和高吞吐率的性能。
4、帧中继在H信道上的应用:大信息量的交互数据应用;大的文件传送;低数据率的多路复用;字符交互通信。
5、帧中继的协议结构
协议有两个分开的操作平台:(1)控制平台(C)，它涉及逻辑连接的建立和终止。(2)平台是用户平台(U)，负责用户之间的数据传输。
用户与网络之间的是控制平台，而端到端之间则是用户平台协议。
控制平台:帧模式传输服务的控制平台类似于分组交换服务中用于公共通道信号的控制平台。其中，控制信号使用一个单独的逻辑通道。链路层用LAP-D(Q.921)提供可靠的数据链路控制服务，在D通道的用户(TE)和网络(NT)之间进行流控和差错控制。数据链路服务用于交换Q.933控制信号报文。
用户平台:用户之间传输信息的用户平台协议是LAP-F由Q.922(是LAP-D Q.921的增强版本)定义。
6、LAP-D的核心功能
(1)帧的定界，组合和透明性;(2)帧的多路复用/多路分解;(3)对帆进行检查以保证在零位手稿前以及零位剔除后，帧的长度是字节的整数倍;(4)对帧进行检查以保证其长度符合要求;(5)检测传输差错;(6)冲突控制功能(LAP-F新增功能)。
7、帧中继的呼叫控制
呼叫控制方案选择:
(1)交换访问(Switched Access)在用户连接到交换网络，而本地交换不提供帧处理功能，在这种情况下，必须提供从用户的终端设备到网络帧处理器的交换访问。
(2)集成访问(Intergraded Access)用户接到帧中继网络或者交换网络，其中的本地交换提供帧处理功能，因为用户能对帧处理器进行直接逻辑访问。
帧中继和X.25一样支持在一个链路上利用多个连接，称为数据链路连接，每个连接都有一个惟一的数据链路连接标识DLCI。其数据传输涉及的步骤如下:(1)在两个端点之间建立逻辑连接，并指定惟一的数据链路标识DLCI的值;(2)交换数据帧;(3)释放逻辑连接。
呼叫控制逻辑连接的DLCI=0，其帧的信息域中包含有呼叫控制报文，至少需要四种报文类型:建立 (setup)、连接(connect)、释放(release)、和释放完成(release complete)。
8、用户数据传输
LAP-F帧格式类似于LAP-D和LAP-B，但有一个明显的差别，即没有控制域。即意味着:(1)只有一种帧的类型，即用户数据帧，没有控制帧。(2)不可能用inband信号。逻辑连接只能用于传输用户数据。(3)不可能进行流控和差错控制，因为没有顺序号。
六、ATM网
1、ATM协议参考模型
用户面:提供用户信息的传输。控制面:负责呼叫控制和连接控制功能。管理面:负责网络维护和完成运行功能。面管理:执行与整个系统有关的管理功能。层管理:处理的运行和维护功能。
物理层:主要是传输信息;ATM层:主要完成交换、路由及多路复用;ATM适配层AAL:主要负责与较高层信息的匹配。
(1)、物理层:由两个子层组成，物理介质子层和传输汇聚子层。
物理介质子层支持纯粹与介质有关的位功能。传输汇聚子层把ATM信元流转换成在物理介质上传输的位，如把帧匹配成在传输系统中所用的格式(SDH、PDH、基于信元的格式)、信元定界等功能。
(2)、ATM层:基本功能是负责生成信元，它不管载体的内容，且与服务无关。主要功能有多路复用、多路复用分解、信元VPI、VCI的转换，信元头的产生和去除，流控。
(3)、ATM适配层:由两个子层组成，分段和重组子层(SAR)，把高一层的信息单位分段成ATM信元，或者把ATM信元重组成高一层的信息单位;汇聚子层(CS)与服务有关，可以完成的功能有信报标识和时钟恢复等。
信元类型
(1)空信元(物理层):为了使信元流的速率与传输系统可用 的有效负载容量相匹配而在物理层插入或除去的信元。
(2)有效信元:没有头差错的信元或已经由头差错控制进程修正过的信元。
(3)无效信元(物理层):有头差错且尚未由头差错控制进程修正的信元。
(4)指定的信元(ATM层):使用ATM层服务为应用提供服务的信元。
(5)非指定的信元(ATM层):尚未指定的信元
2、ATM层
信元结构:字节是按递增顺序发送，从第一个字节开始，字节中的位是按递减顺序发送，从第8位开始。
GFC总流控;PT有效载荷类型,;CLP信元丢失优先权;HEC信元头差错控制。
ATM层原语
ATM-DATA-REQUEST:AAL请求把与此原主相关的ATM-SDU传送给它的对等实体。
ATM-DATA-INDICATION:指示AAL与原语相关的ATM-SDU可用。
3、ATM物理层
传输汇聚子层(1)信元头保护机制，所生成的多项式X8+X2+X+1(2)信元定界机制，有搜索、预同步和同步三个状态。(3)混杂，这是一种附加机制，用来对付恶意用户和假冒，采用X43+1的自同步混杂器随机处理，信元头并没有被混杂。(4)信元去耦，信元的数据率应低于可用的传输容量。(5)与传输系统的匹配。
物理介质子层:提供位传输能力，传输功能与所用的介质有关，这些功能包括线路编码、再生、均衡、电光转换。
物理层原语
PH-DATA-REQUEST:ATM层请求把与原主有关的SDU传送给它的对等实体。
PH-DATA-INDICATION:指示与原主有关的SDU可用。
4、ATM适配层
AAL服务分类:A类线路仿真AAL1类型，B类VBR视频AAL2类型，C类文件传送AAL5类型，D类无连接信报ALL3/4类型。
AAL的子层包括:汇聚子层CS和分段和重组子层SAR。
CS负责来自用户面的信息单元作分段准备，以使这些分组再重组成原始状态。主要功能是在AAL-SAP提供AAL服务。
SAR将来自汇聚子层的信元分段成48字节的载体，或把来自ATM层的信元信息域内容组装成高层信息单位。
七、数据数据网DDN
1、数字数据网DDN是一种利用数字信道提供半永久连接专用电路，传输以数据信号为主的数字传输网络。
2、我国DDN提供2.4Kbps-2.408Mbps的中高速率的点到点和点到多点的专用电路，用户到用户传输差错率优于10-6
3、DDN组成:由本地传输系统、复用及交叉连接系统、局间传输及同步系统、网络管理系统等四部分组成。
4、按组建、运营、管理维护的责任和地理区域来划分网络地域等级，可分为三级:本地网、一级干线网、二级干线网。按层次功能也可分三级:核心层、接入层、用户接入层。