常用的网络协议教程常用网络协议原理大全X.25

中兴通讯南京研究所用服部ATM科 X.25 目 录 31引言 2 X.25协议的应用环境和系统结构 3 3物理层 5 4数据链路层 5 4.1 X.25链路层功能 5 4.2 数据链路结构和规程类型 6 4.3帧结构 6 4.4 X.25的链路操作模式 6 5分组层 6 5.1分组和I帧的关系 7 5.2分组的格式与类型 7 5.3虚电路的建立和清除 9 5.4 X.25用户业务功能 10 1引言 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。在分组交换网中，一个分组从发送站传送到接收站的整个传输控制，不仅涉及到该分组在网络内所经过的每个节点交换机之间的通信协议，还涉及到发送站、接收站与所连接的节点交换机之间的通信协议。国际电信联盟电信部门ITU-T为分组交换网制定了一系列通信协议，世界上绝大多数分组交换网都用这些标准。 图1给出了一个分组交换网的结构示意图。图中列出了一部分通信协议和它们的使用对象。其中最重要的是X.25建议，它是分组型数据终端（PT）与网络节点之间的接口(即在公用分组交换网络和它们的客户之间提供接口)。分组交换网也允许非分组象数据终端（NPT）即字符型数据终端接入网络（这是由于有大量终端不使用X.25协议），为此分组交换网为其提供了分组装拆设备（PAD），PAD一般属于节点交换机的一部分，是节点交换机的一种功能部件。NPT与PAD之间的协议接口为X.28建议，而PAD内部功能按X.3操作，这样一来NPT就可以通过PAD像PT一样接入分组网。为了使分组网的各种终端之间能够正常通信，ITU-T还提出了PAD之间、PT与PAD之间的通信协议即X.29建议。合起来，这3个建议通常被称作3X。此外，为了能使不同的分组网之间互连，ITU-T制定了X.75建议。除了图1标出的这些建议外，ITU-T还提出了许多与之相关的标准，如有关部门PT通过电话网接入分组网的X.32建议等。在这些通信协议中，其中最著名的标准是X.25协议，它在推动分组交换网的发展中做出了很大的贡献。有人把分组交换网简称X.25网。 图1 分组交换网的结构和通信协议 2 X.25协议的应用环境和系统结构 X.25建议是作为公用数据网的用户-网络接口协议提出的，它的全称是“公用数据网络中通过专用电路连接的分组式数据终端设备（DTE）和数据电路终接设备（DCE）之间的接口”。这里的DTE是用户设备，即分组型数据终端设备（执行X.25通信规程的终端），具体的可以是一台按照分组操作的智能终端、主计算机或前端处理机； DCE实际是指DTE所连接的网络分组交换机（PS），如果DTE与交换机之间的传输线路是模拟线路，那么DCE也包括用户连接到交换机的调制解调器（这种情况在地区用户线上存在的）。图2所示为X.25协议的应用环境。 图2 X.25的应用环境 X.25建议将数据网的通信功能划分为三个相互独立的层次，即物理层、数据链路层和分组层。其中每一层的通信实体只利用下一层所提供的服务，而不管下一层如何实现。每一层接收到上一层的信息后，加上控制信息（如分组头、帧头），最后形成在物理媒体上传送的比特流，如图3所示。 图3 X.25协议的系统结构和信息流关系 3物理层 X.25协议的物理层规定采用X.21建议。用于定义主机和网络之间物理的、电子的和程序上的接口。因它要求电话线上使用数字信号，实际中极少公有网络支持此标准，于是定义了与RS232相似的模拟接口以作为中间过渡。X.21建议规定如下： · 机械特性：采用ISO 4903规定的15针连接器和引线分配，通常使用8线； · 电气特性：平衡型电气特性； · 同步串行传输； · 点到点全双工； · 适用于交换电路和租用电路。 图4给出了`X.21接口的连接关系。其中T和R线分别用作发送和接收串行比特流，C和I用于指示T和R线上串行比特信息是控制信息还是数据信息。由于X.21是为数字电路上使用而的，如果是模拟线路（如地区用户线路），X.25建议还提供了另一种物理接口标准X.21bis，它与`V.24/RS 232兼容。 图4 X.21 DTE与DCE的接口 4数据链路层 设计来处理用户设备（主机或终端）和公用网（路由器）之间的电话线上的传输错误。 4.1 X.25链路层功能 X.25数据链路层功能如下： · 差错控制，采用CRC循环校验，发现出错时自动请求重发； · 帧的装配和拆卸及帧同步； · 帧的排序和对正确接收的帧的确认； · 数据链路的建立、拆除和复位控制； · 流量控制。 4.2 数据链路结构和规程类型 X.25规定了两种数据链路结构（对称型和平衡型）以及与其对应的两类规程（LAP和LAPB），鉴于LAP规程存在明显的缺点，一般不再使用，而采用LAPB，它的全称是“平衡链路访问规程”。 4.3帧结构 LAPB按HDLC的格式传诵控制信息和数据信息。规定DTEHE DCE之间采用全双工物理链路连接，信息传输只按点到点方式进行，不采用多点方式。其地址编码只有两种：地址A是DTE地址（11000000），地址B是DCE地址（10000000），如1所示。根据帧中的地址码可知该帧是命令帧还是响应帧，因为在命令帧中填对方的地址，在响应帧中填自己的地址。若帧中地址码既不是地址A，又不是地址B，则该帧作废。 4.4 X.25的链路操作模式 LAPB中采用的是ABM操作方式，链路两端都是复合站，任一站只要通过发送一个命令就可以使链路复位或建立新的链路。 在链路层的三种类型的帧中，只有I帧才用来携带X.25分组，I帧只能用作命令而不能作为响应，这样I帧的地址字段内总是I帧的目的地址（DTE→DCE时为B，DCE→DTE时为A）。 LAPB的操作过程与HDLC基本相同。 表1 X.25链路层地址字段 方向 帧类型 DTE（用户） →DCE（网络） DCE（网络） →DTE（用户） 命令帧 B 10000000 A 11000000 响应帧 A 11000000 B 10000000 5分组层 分组层对应于OSI-RM中网络层，它利用链路层提供的服务在DTE-DCE接口交换分组，将一条逻辑链路按统计时分复用（STDM）方式划分为多个逻辑子信道，允许多台计算机或终端同时使用高速的数据通道，以充分利用逻辑链路的传输能力和交换机资源。处理寻址、流量控制、递交确认、中断和相关的问。 5.1分组和I帧的关系 为了实现分组层的功能，需要各种类型的分组，所有的分组通过链路层在DTE和DCE之间传输时都放在信息帧（I帧）的信息字段中，每个I帧载送一个分组，如图5所示。 图5 分组和I帧的关系 5.2分组的格式与类型 5.2.1分组的格式和类型 分组头由3个字节构成，即一般格式标识符、逻辑信道标识符、分组类型标识符，如图6所示。 图6 分组头格式 · 一般格式标识符（GFI） 它占用第一个字节的第5～8比特，其含义对于不同类型的分组来说是不同的。GFI的格式如图5-24所示。其中Q比特是限定符比特，只在数据分组中使用，用来区分分组中的信息是包含用户数据的数据分组，还是包含控制信息的数据分组，前者是Q=0，后者Q=1；D=0表示数据分组由本地确认（DTE-DCE接口之间确认），D=1表示数据分组进行端到端确认（DTE和DCE）；SS=01表示分组的顺序编号按模8方式工作，SS=10表示按模128方式工作。 · 逻辑信道标识符 它由两部分组成，第一个字节的第1～4比特组成逻辑信道组号（LCGN），第二个字节组成逻辑信道号（LCN），这样一来可以组成16组（每组256条逻辑信道），共4096条逻辑信道，其中0号LCN被保留，只开放4095条LCN。X.25没有限制LCN的编号方法，它可以用12bit直接构成4095条LCN。 · 分组类型标识符号 表2给出了X.25分组类型和对应第3字节的编码。它可以分六种类型。第3字节的第1比特为“0”时，为数据分组，用于传送用户信息；该比特为“1”时，为控制分组。 表2 分组类型 分 组 类 型 第3字节编码 类型 从DTE到DCE 从DCE到DTE 8 7 6 5 4 3 2 1 呼叫建立和清除 呼叫请求 呼叫接受 释放请求 DTE释放确认 呼叫指示 呼叫接通 释放指示 DCE释放确认 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 数据和中断 DTE数据 DTE中断请求 DTE中断确认 DCE数据 DCE中断请求 DCE中断确认 × × × × × × × 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 1 1 流量控制 与 复位 DTE RR DTE RNR DTE REJ DTE复位请求 DTE复位确认 DCE RR DCE RNR DCE复位请求 DCE复位确认 × × × 0 0 0 0 1 × × × 0 0 1 0 1 × × × 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 重新启动 DTE重新启动请求 DTE重新启动确认 DCE重新启动请求 DCE重新启动确认 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 诊断 诊断 1 1 1 1 0 0 0 1 5.2.2控制分组格式 控制分组的格式如图7(a)所示。图7(b)是控制分组的一种——呼叫请求分组的格式。 图7 控制分组格式 5.2.3数据分组格式 数据分组格式如图8所示。 图8 数据分组格式 模8和模128两种数据分组包含的内容基本相同，只是分组编号P(S)的长度不同，模8情况下占3比特，模128情况下占7比特，P(R)用于对数据分组的确认，它的长度与P(S)相同。其中P(S)为分组发送顺序号；P(R)为分组接收顺序号，它表示期望接收的下一分组的编号，同时意味着编号为P(R)-1及P(R)-1以前的分组已经正确接收。M比特称为后续比特，M=0表示该数据分组是一份用户报文的最后一个分组，M=1表示该数据分组之后还有属于同一份报文的数据分组。M比特为DTE装配报文提供了方便。 5.3虚电路的建立和清除 图9给出了虚电路的建立和清除过程，图中左边部分显示了DTE A之间DCE A分组的交换，右边部分显示了DTE B和DCE B之间分组的交换。DCE之间分组的路由选择是网络内部功能。 图9 虚电路的建立和清除 虚电路的建立和清除过程叙述如下： （1）DTE A对DCE A发出一个呼叫请求分组，表示希望建立一条到DTE B的虚电路。该分组中含有虚电路号，在此虚电路被清除以前，后续的分组都将采用此虚电路号； （2）网络将此呼叫请求分组传送到DCE B； （3）DCE B接收呼叫请求分组，然后给DTE B送出一个呼叫指示分组，这一分组具有与呼叫请求分组相同的格式，但其中的虚电路号不同，虚电路号由DCE B在未使用的号码中选择； （4）DTE B发出一个呼叫接收分组，表示呼叫已经接受； （5）DTE A收到呼叫接通分组（该分组和呼叫请求分组具有相同的虚电路号），此时虚电路已经建立； （6）DTE A和DTE B采用各自的虚电路号发送数据和控制分组； （7）DTE A(DTE B)发送一个释放请求分组，紧接着收到本地DCE的释放确认分组； （8）DTE A(或DTE B)收到释放指示分组，并传送一个释放确认分组。此时DTE A和DTE B之间的虚电路就清除了。 上述讨论的是交换虚电路(SVC)，此外X.25还提供永久虚电路(PVC)，永久虚电路是由网络指定的，不需要呼叫建立和清除。 5.4 X.25用户业务功能 X.25向用户提供基本业务功能和可选业务功能。前者是分组网向所有用户都提供的功能，后者是根据用户的要求提供的功能。表3是X.25用户业务功能表。 基本业务 交换虚电路（SVC） 永久虚电路（PVC） 可 选 业 务 非标准窗口大小的协商 非标准分组长度的协商 吞吐量等级的协商 中断时延选择和指示 扩展分组顺序号 D比特修改 分组重发 反向计费 网络用户识别（NUI） 计费信息可选业务 RPOA选择（与网关有关） 呼叫重定向 被叫线路地址修改通知m 搜索群业务功能 呼叫受阻 单向逻辑信道号 闭合用户群（CUG）业务功能 快速选择 在线业务功能登记 表3 X.25用户业务功能 � EMBED PBrush ��� 第 2 页 共 10 页 _1056199560.doc (a) X.25接口逻辑结构 (b) 信息流关系 网 络 比 特 流 F A C 信息 FCS F H 用户数据 用户数据 物理层 数据链路层 分组层 用户高层 多信道逻辑接口 物理接口 链路逻辑接口 DTE DTE/DCE接口 DCE _1056200150.doc FCS F F A C 分组头 用户数据 _1056200610.doc 8 7 6 5 4 3 2 1 8 7 6 5 4 3 2 1 Q D 0 1 LCGN Q D 0 1 LCGN LCN LCN 分组类型 1 0 0 0 0 1 0 1 1 主叫DTE 被叫DTE 附加信息 地址长度 地址长度 被叫DTE (a) 控制分组格式 地址 0 0 0 0 主叫DTE 地址 0 0 0 0 业务功能字段长度 业务功能字段 呼叫用户数据 (b) 呼叫请求分组格式 _1056200861.doc 8 7 6 5 4 3 2 1 8 7 6 5 4 3 2 1 Q D 0 1 LCGN Q D 1 0 LCGN LCN LCN P（S） M P（R） 0 P（S） 0 P（R） M 用户数据 用户数据 _1056200332.doc 8 7 6 5 4 3 2 1 字节1 GFI LCGN 2 LCN 3 分组类型标识 _1056200091.doc T（传送） C（控制） D R(接收) D T I(标志) C E S（信号，即比特定时) E B（字节定时）任选 Ga（DTE公共回线） G（地） _1056199322.doc 分组交换网 PAD 分组交换机 3 PAD 分组交换机 A 1 分组交换机 2 PT X.25 X.25 PT NPT X.28 X.29 X.3 X.29 _1056199479.doc X.25 注： PT 分组型终端 PS 分组交换机 … PS PS 分组交换网 MODEM MODEM PT （DTE） DCE _1056177075.doc DTE A DCE A DCE B DTE B 图3-6 虚电路的建立和清除 呼叫请求 入呼叫 网 络 呼叫接收 呼叫接通 数据 数据 数据 数据 呼叫请求 释放指示 释放确认 释放确认