作  家: pony (找不着道的小马) on board 'CRC'
题  目: 帧中继技术综述(2)
来  源: 哈尔滨紫丁香站
日  期: Mon Sep 22 18:49:45 1997
出  处: xmgu@hitcrc.hit.edu.cn

            第 一 章 　 什 么 是 帧 中 继 ?

     请 允 许 我 们 列 出 一 些 显 而 易 见 的 事 实， 它 能 够 帮 
助 我 们 理 解 帧 中 继 的 特 性 和 实 用 性。 我 们 已 阐 明 了 
它 在 个 人 计 算 机 应 用 中 取 得 的 惊 人 的 发 展。 结 果 导 
致 了 一 场 脱 离 分 级 终 端 — 主 机 计 算 的 变 革。 这 就 如 同
公 司 职 员 们 发 现 了 他 们 彼 此 之 间 如 何 进 行 数 据 交 换 
而 不 仅 仅 用 计 算 机 和 数 据 库 设 备 一 样。 实 际 上， 主 机 
现 在 已 变 成 数 据 库 服 务 器， 它 不 仅 对 笨 拙 的 终 端 设 
备 进 行 数 据 存 取， 而 且 也 针 对 PC 机 和 工 作 站 进 行 数 据
存 取。 

     局 域 网 将 这 些 台 式 PC 机 互 连 起 来。 但 是 互 连 处 于 
不 同 地 域 的 局 域 网 通 常 要 用 到 广 域 服 务， 这 样 也 就 出
现 了 新 的 挑 战。 首 先， 用 户 希 望 能 通 过 广 域 服 务 互 连 
局 域 网， 同 时 仍 能 保 留 他 们 在 纯 局 域 网 环 境 下 所 享 有
的 同 样 的 性 能 和 灵 活 性。 其 次， 广 域 网 的 带 宽 要 比 局 
域 网 带 宽 昂 贵 得 多。 广 域 网 的 线 路 细 而 且 长， 这 就 是 
说， 它 们 信 道 中 的 信 息 比 局 域 网 要 少， 而 且 由 于 更 长 
的 延 时， 从 而 限 制 了 吞 吐 量。 因 此 我 们 面 临 的 真 正 的 
挑 战 是 优 化 广 域 服 务 使 之 成 为 一 个 共 同 的 网 络 资 源。 

     另 一 种 趋 势 使 得 这 种 挑 战 变 得 更 加 复 杂 ： 数 据 传 
输 流 量 动 态 的 改 变。 各 类 新 兴 的 应 用， 从 大 型 文 档 的 
传 送 到 图 形 图 像 应 用 都 是 造 成 这 种 变 化 的 原 因。 单 
就 图 像 应 用 而 言， 医 生 们 现 在 使 用 图 像 来 传 送 X 光 和 
CAT 扫 描， 保 险 代 理 商 用 它 来 发 送 保 险 申 请 ， 而 银 行 
则 用 它 减 少 各 类 单 据。 每 一 项 应 用 都 使 得 对 患 者、 保
险 订 户 和 银 行 客 户 准 确 而 及 时 地 交 换 重 要 信 息 成 为 
可 能。 这 类 新 的 应 用 与 多 种 已 有 的 应 用 一 　 样 以 不 可
预 见 方 式 传 送 高 速、 高 带 宽 的 突 发 信 息， 同 时 这 类 新 
应 用 也 不 能 容 忍 通 过 广 域 网 链 路 时 过 多 的 延 时。 

     所 有 这 些 变 化 — — — 高 带 宽 应 用 的 增 加、 不 可 
预 见 的 流 量 模 式，以 及 不 断 增 长 的 用 户 需 求 — — — 已
变 为 一 种 对 网 络 的 需 求 ： 要 能 按 需 要 提 供 高 容 量 带 
宽。 设 计 帧 中 继 就 是 专 门 用 来 帮 助 满 足 这 类 需 求 的 网
络 接 口。 

     现 在 让 我 们 回 头 再 细 致 研 究 引 言 中 的 定 义。 实 际 
上 我 们 所 说 的 帧 中 继 是 一 种 为 传 输 突 发 数 据 应 用 而 
产 生 的 新 型 网 络 访 问 协 议。 如 果 拆 开 来 理 解 定 义 ， 
那 么 你 就 会 开 始 明 白 帧 中 继 的 优 点。 

     首 先， 帧 中 继 是 一 种 协 议。 协 议 仅 仅 是 一 种 通 信 
策 略， 至 少 在 数 据 通 信 中， 它 与 报 文 无 关。 尽 管 在 网 
络 中 它 们 与 数 据 通 信 的 特 点 有 许 多 共 同 之 处。 协 议 
是 一 套 控 制 各 设 备 之 间 信 息 传 送 的 约 定 的 格 式 和 规
程。 它 们 是 组 建 通 信 线 路 和 确 保 数 据 接 收 与 数 据 发 
送 一 致 的 规 则。 

     目 前， 大 多 数 新 的 数 据 通 信 协 议 都 提 供 由 国 际 
标 准 组 织 (ISO ) 开 发 的 开 放 系 统 互 连 参 考 模 型 (OSI) 
中 的 一 层 或 多 层。 

     这 里 需 注 意 的 一 个 要 点 是， 支 持 的 OSI 模 型 的 层 
数 越 多， 协 议 便 越 复 杂， 当 然 它 们 所 承 担 的 任 务 也 就
越 多。 

     作 为 一 个 协 议， 帧 中 继 不 仅 能 建 立 连 接 (呼 叫) 方 
式 而 且 能 通 过 这 些 连 接 进 行 数 据 传 送。 呼 叫 的 建 立 
存 在 于 OSI 模 型 的 第 三 层 (网 络 层)， 但 是 一 旦 连 接 建 
立， 工 作 的 主 要 部 分 — — — 数 据 传 输 便 开 始 了。 这 时，
不 同 的 协 议 便 展 示 了 它 们 的 不 同。 从 这 一 刻 起， 在 帧 
中 继 中， 它 仅 使 用 部 分 数 据 链 路 层 (第 二 层) 和 全 部 的 
物 理 层 (第 一 层)， 而 数 据 传 输 的 进 行 比 使 用 更 复 杂 的 
协 议 效 率 高 得 多。 

     比 较 一 下 帧 中 继 和 X.25 — — — 一 种 你 可 能 早 已 熟 
悉 的 协 议， 有 助 于 保 持 我 们 解 释 的 基 础 性。 两 者 都 是 
只 针 对 数 据 的 协 议， 并 非 专 用 于 语 音 或 实 时 视 频 信 号
。 实 际 上， 帧 中 继 是 X.25 的 发 展， 但 是 两 者 之 间 又 有 
重 大 的 不 同。 

     尽 管 在 数 据 传 输 中 X.25 使 用 了 OSI 模 型 的 下 三 层 
— — — 物 理 层 、 数 据 链 路 层 和 网 络 层， 帧 中 继 (正 如 
我 们 所 看 到 的) 却 仅 使 用 了 下 两 层， 或 者 更 确 切 地 说
 ， 是 下 面 的 一 层 半 ： 物 理 层 和 部 分 链 路 层。 这 表 明 
X.25 执 行 的 是 纠 错 和 重 发 功 能， 而 帧 中 继 只 进 行 检 错
(因 此 它 可 以 丢 弃 掉 坏 帧) 而 不 纠 正 错 误。 它 将 这 项 任
务 留 给 更 高 层 的 协 议 — — — 被 网 络 每 一 端 的 智 能 化 
设 备 所 使 用 的， 用 以 提 供 端 到 端 数 据 的 完 整 性 的 协 议 
——— 去 完 成。 其 中 一 个 典 型 例 子 是 IBM 的 系 统 网 络 体 
系 结 构 (SNA)。 

     因 为 帧 中 继 依 靠 端 到 端 的 协 议 去 执 行 重 新 发 送 和
差 错 恢 复 功 能，所 以 在 网 络 网 点 处 不 需 要 进 行 处 理 操 
作， 因 而 整 个 网 络 几 乎 没 有 延 时。 所 有 正 确 的 帧 在 通
过 网 络 接 口 时 处 理 得 非 常 迅 速。 坏 帧 则 被 直 接 丢 弃， 
然 后 由 端 系 统 重 新 发 送 这 些 帧。 这 种 能 力 使 得 在 帧 
中 继 网 点 的 数 据 通 过 速 度 更 快， 可 允 许 提 供 更 高 的 
数 据 容 量 和 更 大 的 信 道 速 率，而 不 必 增 加 设 备 成 本 或 
规 模。 

     于 是 帧 中 继 只 与 网 络 接 口 处 所 发 生 的 事 件 有 关 ：
它 是 一 种 访 问 协 议， 规 定 着 控 制 广 域 网 中 时 断 时 续 
数 据 运 动 的 一 套 规 程。 (在 第 四 章 中， 我 们 将 详 细 讨 论
包 括 帧 中 继 协 议 在 内 的 说 明， 并 深 入 探 讨 象 ： "已 确 
认 突 发 数 据 长 度" 和 "速 率 强 制 措 施" 之 类 概 念)。 

     象 X.25 一 样， 帧 中 继 是 面 向 包 的 网 络 访 问 协 议， 这
引 入 了 我 们 定 义 的 第 二 部 分 — — — 适 用 于 突 发 数 据 
的 应 用。 面 向 包 的 技 术 在 今 天 的 网 络 中 起 着 重 要 作 用
。 让 我 们 简 单 回 顾 一 下 这 类 技 术 是 如 何 运 作 的。 

     一 个 时 分 多 路 复 用 器 (TDM) 将 带 宽 分 为 时 隙， 并 将
一 个 时 隙 分 配 给 输 入 复 用 器 的 每 个 信 道。 因 此， 如 果
一 个 信 道 需 要 64kbps 的 带 宽， 这 段 带 宽 甚 至 在 信 道 上 
没 有 信 息 传 送 时 仍 能 被 进 行 地 址 分 配 并 保 持 稳 定。其 
它 信 道 不 能 使 用 未 用 的 带 宽。 这 意 味 着 带 宽 的 大 部 
分 经 常 被 闲 置 不 用， 也 意 味 着 如 果 数 据 信 息 需 求 发 
生 变 化 时 没 有 办 法 分 配 更 多 带 宽 给 单 个 信 道 并 改 变 
响 应 时 间。 

     相 反 的， 面 向 包 的 协 议 提 供 一 种 灵 活 的 带 宽 分 
配 方 法 ： 根 据 需 要 对 不 同 的 信 息 流 进 行 带 宽 分 配 而
不 是 通 过 固 定 的 信 道 分 配。 这 类 协 议 将 数 据 连 同 辅 
助 信 息 一 起 组 成 若 干 独 立 的 数 据 包 或 帧， 而 不 是 永 
久 地 放 弃 带 宽。 这 使 得 从 几 个 不 同 信 息 源 传 输 来 的 
信 息 流 逻 辑 上 复 用 单 一 的 入 网 接 口。 带 宽 一 旦 可 用， 
数 据 包 就 能 通 过 接 口 进 行 传 送。 当 在 某 个 特 定 的 信 
道 上 没 有 信 息 源 时， 则 没 有 数 据 包 可 传 送， 此 时， 其
它 信 道 则 可 任 意 使 用 带 宽 。 

     数 据 包 交 换 将 导 致 统 计 增 益 ： 电 路 交 换 会 浪 费
带 宽， 但 是 数 据 包 交 换 通 过 插 入 及 合 并 来 自 多 个 信 
息 源 的 数 据 到 线 路 中 有 空 间 的 地 方 去 的 方 式 节 省 带
宽 。 其 不 同 之 处 能 通 过 对 比 一 个 电 路 交 换 T1/E1 网 络
和 一 个 快 速 包 T1/E1 网 络 来 说 明。 快 速 包 网 络 尤 其 适 
合 那 些 在 容 量 和 频 率 上 大 为 不 同 的 信 息。 

     第 三 章 将 指 出 帧 中 继 能 够 适 应 上 述 任 意 一 种 网 
络， 但 它 最 适 用 于 基 于 包 的 网 络 产 品， 这 是 因 为 帧 中
继 加 快 了 涌 入 广 域 网 数 据 的 不 规 则 突 发 的 进 程。 

     在 我 们 能 体 会 到 帧 中 继 是 如 何 完 成 这 项 任 务 之 前，
把 突 发 性 信 息 传 送 的 概 念 放 入 一 个 更 熟 悉 的 上 下 文 中
去 见 很 有 益 处 的。 您 还 记 得 当 您 处 在 严 重 的 交 通 堵 塞 
时 的 情 形 吗 ? 您 或 许 在 一 个 钟 头 行 进 了 10 英 里，但 是 如
果 您 看 看 测 速 计， 你 就 会 发 现 在 这 一 个 小 时 内， 您 可 
能 是 在 短 时 间 内 以 30 英 里 / 小 时 行 驶， 而 在 其 它 时 间 
里 的 车 速 为 零。 也 许 考 虑 到 以 上 "突 发" 情 况 后 实 际 速 
度 极 限 会 是 60 英 里 / 小 时。 

     帧 中 继 在 中 枢 更 加 简 单。 它 能 适 应 各 种 不 同 大 小 
的 突 发 信 息 (到 目 前 为 止)， 并 能 保 证 如 果 "速 度 限 制" 
是 60 英 里 / 小 时， 那 么 您 将 能 在 1 小 时 之 内 达 到 60 英 
里 的 行 程 (但 是 如 果 你 试 图 达 到 1 小 时 61 英 里 的 时 候 
则 要  心 了 !)。 所 有 括 号 中 的 话 象 是 要 引 起 注 意 似 的。 
但 是 我 们 的 确 不 必 为 它 担 心 什 么。 正 如 你 要 在 第 四 
章 中 所 要 见 到 的， 一 个 精 心 设 计 的 帧 中 继 网 络 还 对 
几 个 安 装 限 制 作 了 充 分 的 考 虑。 

     在 一 个 电 路 交 换 T1/E1 网 络 中， 带 宽 被 分 给 固 定 的 
信 道 配 置。 另 一 方 面， 在 一 个 基 于 包 的 T1/E1 网 络 中， 
带 宽 按 需 分 配， 这 使 得 它 更 适 合 突 发 传 输 的 应 用。 
简 而 言 之， 帧 中 继 指 的 是 通 过 数 字 网 接 口 传 送 "帧" 或
信 息 块 的 技 术， 该 数 字 网 接 口 采 用 为 每 一 帧 分 配 的 连
接 编 号 来 区 分 单 个 连 接。 在 网 络 的 边 界， 这 个 编 号 可 
区 分 信 息 源 和 终 端 目 标。 路 由 选 择 是 由 网 络 在 端 到 端 
的 基 础 上 加 以 控 制 的。 但 是 并 不 执 行 链 路 到 链 路 的 纠
错 和 重 发 。 相 反， 在 网 络 的 每 一 端 由 更 高 层 的 协 议 保 
证 数 据 的 完 整 性 (例 如， 可 以 采 用 X.25 平 衡 式 链 路 访 问 
协 议 (X.25LAPB))。 实 际 上， 帧 中 继 允 许 数 据 信 息 沿 网 络 
"高 速 公 路" 快 速 传 输。 以 最 少 的 处 理 通 过 交 换 网 点。 
结 果， 它 减 少 了 吞 吐 延 时 并 支 持 数 据 目 前 以 高 达 2Mbps 
的 速 度 传 输。

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