作  家: pony (找不着道的小马) on board 'CRC'
题  目: 帧中继技术综述(6)
来  源: 哈尔滨紫丁香站
日  期: Mon Sep 22 19:29:25 1997
出  处: xmgu@hitcrc.hit.edu.cn

第 四 章 　 深 入 讨 论 帧 中 继

     本 章 我 们 将 讨 论 帧 中 继 协 议， 看 它 是 如 何 工 作 的。 

     在 数 据 通 信 中 拟 定 标 准 已 成 为 惯 常 的 做 法。 正 如 
我 们 在 第 一 章 中 提 到 的， 标 准 是 产 业 同 行 之 间 的 一 套 
协 定， 它 代 表 了 一 项 技 术 的 功 能 和 特 性， 并 表 明 它 们 
是 如 何 协 调 工 作 的。 为 什 么 会 有 这 种 需 求 呢 ? 因 为 这 
样 你 就 能 依 据 标 准 选 择 设 备 经 销 商， 知 道 你 选 择 的 设 
备 可 在 同 一 标 准 基 础 上 与 其 它 设 备 和 服 务 一 起 工 作。 
举 例 来 说， 如 果 A 公 司 与 B 公 司 在 他 们 的 产 品 中 采 用 
某 种 技 术 时 都 遵 循 同 样 的 标 准 方 案， 那 么 他 们 的 产 品 
结 合 使 用 效 果 会 很 理 想。 

     目 前， 有 两 个 重 要 机 构 正 在 制 定 帧 中 继 标 准。 在 美 
国， 这 项 任 务 由 被 称 为 T1S1 的 ANSI 授 权 技 术 委 员 会 所 承 
担。 (顺 便 提 及， Motorola Codex 公 司 在 帧 中 继 技 术 发 展 期 
间， 在 服 务 和 结 构 方 面 领 导 ANSI 的 T1S1.1 工 作 组， 并 为 
帧 中 继 标 准 提 供 了 许 多 建 议 。) 接 着 T1S1 又 在 帧 中 继 方 
面 为 CCITT 研 究 小 组 XI 和 XVIII 提 供 了 建 议。 

     帧 中 继 标 准 的 技 术 性 工 作 已 于 1991 年 结 束。 然 而， 
与 任 何 一 种 新 的 通 信 标 准 一 样， 设 备 供 应 商 们 仍 处 在 
过 渡 阶 段。 如 果 问 到 你， 一 旦 在 过 渡 时 期 买 了 设 备 会 
怎 样 ? 不 必 担 心， 通 常 那 些 采 用 预 先 标 准 的 供 货 商 会 
一 直 等 待， 直 到 新 标 准 足 以 保 证 产 品 间 完 全 兼 容。 对 
于 面 向 软 件 的 设 备， 应 该 能 够 通 过 简 单 升 级 进 　 一 步
改 造 已 有 设 备。

                         帧 中 继 标 准

     CCITT 将 帧 中 继 的 功 能 和 特 性 分 为 五 个 单 独 的 标 准 
— — — 业 务 描 述、 拥 塞 管 理、 核 心 特 性、 访 问 信 令 和 数 
据 链 控 制。 

     业 务 描 述 标 准 (ANSI T1.606， CCITT I.233) 概 述 了 帧 中 继 
的 全 部 用 途 和 一 般 特 性。 这 些 都 包 含 在 第 一、 二 章 内。 

     拥 塞 管 理 标 准 (ANSI T1.606， 附 录 1； CCITT I.370) 定 义 了 
什 么 是 速 度 和 突 发 传 输， 并 描 述 了 网 络 和 端 用 户 设 备 
是 如 何 处 理 数 据 信 息 量 过 剩 情 况 的。 

     数 据 信 息 量 ? 拥 塞 ? 高 峰 期 ? 这 些 都 是 相 似 的 概 念。 
网 络 中 的 数 据 传 输 有 时 需 要 由 信 令 指 出 它 停 止 还 是 前 
进。 但 是 我 们 现 在 要 跳 过 这 项 技 术 的 要 点 — — — 帧 中 
继 的 核 心 特 征， 我 们 将 在 帧 中 继 的 特 性 说 明 中 描 述 第 
四 和 第 五 个 标 准。
访 问 信 令 (ANSI T1.617， CCITT Q.933) 为 建 立 和 解 除 交 换 
帧 中 继 的 虚 拟 呼 叫 规 定 了 一 个 协 议， 并 为 通 知 中 断 和 
恢 复 的 永 久 虚 拟 电 路 的 用 户 提 供 了 一 种 方 法。 数 据 链 
控 制 标 准 (ANSI: 未 拟 定 标 准， CCITT Q.922) 为 保 证 网 络 传 
递 信 息 的 正 确 性， 提 供 了 一 种 可 任 选 的 端 对 端 的 方 法。 
这 样 设 计 是 为 了 保 证 终 端 用 户 设 备 的 正 常 运 行， 而 在 
帧 中 继 网 络 中 以 携 带 用 户 信 息 为 目 的 过 程 是 不 能 实 现 
的， 因 为 终 端 用 户 设 备 通 常 依 赖 其 它 协 议 保 证 数 据 的 
正 确 性。 

     现 在 我 们 来 看 帧 中 继 的 要 点， 即 它 的 核 心 特 性。 
图 3 显 示 了 帧 中 继 (FR) 的 布 局 格 式。 这 种 格 式 与 高 级 数 
据 链 路 控 制 (HDLC) 帧 格 式 严 格 一 致， 后 者 与 SNA、 X. 25 及 
ISDN 是 通 用 的。 

 ┌─────────┐
 │ 标 志 位         │
 ├─────────┤
 │ 地 址            │
 │        ┌────┤
 │ (DLCI) │阻塞信息│
 ├─────────┤
 │ 信 息 域         │
 ├─────────┤
 │(CRC)帧校验序列   │
 ├─────────┤
 │ 标 志 位         │
 └─────────┘

     图 3 

     正 如 你 从 图 3 中 看 到 的， FR 格 式 有 六 个 不 同 组 成 
部 分。 每 个 部 分 对 应 于 一 个 特 定 的 功 能。 

     在 每 个 FR 格 式 的 末 端， 你 将 会 发 现 限 定 数 据 帧 始 
末 位 置 的 标 志 位。 FR 格 式 的 中 心 部 分 是 数 据 链 路 连 接 
标 识 符， 也 称 为 DLCI。 DLCI 可 区 别 跨 越 每 个 访 问 连 接 的 
单 个 虚 拟 电 路。 这 样 就 通 过 规 定 一 个 DLCI 而 不 是 目 的 
地 址 的 方 式， 使 得 数 据 到 达 一 个 帧 中 继 网 络 节 点， 并 
通 过 接 口 发 送 出 去。 网 络 节 点 处 的 连 接 规 格 是 确 定 的。 
如 果 这 种 规 格 是 错 误 的， 帧 就 会 被 废 弃。 反 之， 帧 被 中 
继 到 其 目 的 地。 

     阻 塞 信 息 域 是 与 阻 塞 控 制 有 关 的 字 节 被 存 储 的 地 
方。 如 果 网 络 发 生 了 阻 塞， 则 其 原 因 是 几 个 不 同 数 据 源 
争 夺 相 同 的 带 宽， 并 产 生 了 突 发 和 非 预 测 的 数 据 信 息。 

     你 或 许 会 说 帧 中 继 正 是 为 这 种 信 息 阻 塞 而 特 别 设 
计 的， 事 实 也 是 如 此。 让 我 们 看 一 看 帧 中 继 是 如 何 处 
理 这 类 情 况 的。 帧 中 继 允 许 用 户 发 送 的 数 据 比 网 络 为 
它 们 预 留 的 还 要 多。 它 利 用 了 信 息 传 输 的 间 隙， 从 而 
使 网 络 从 数 据 传 输 的 统 计 特 征 中 获 益。 然 而， 为 统 计 
增 益 而 设 计 往 往 会 导 致 偶 然 的 过 载。 每 一 个 源 都 设 置 
了 一 个 约 定 的 信 息 速 率， 并 且 约 定 了 突 发 大 小， 这 使 
得 所 有 数 据 源 在 同 一 时 间 开 始 传 输 而 不 产 生 阻 塞。 如 
果 每 个 源 都 试 图 超 过 其 约 定 速 率， 以 利 用 未 被 使 用 的 
带 宽，当 太 多 的 源 争 夺 这 一 可 用 的 但 是 有 限 的 带 宽 时， 
就 会 发 生 阻 塞。 

     好 了， 我 们 承 认 在 上 一 段 无 意 中 引 入 了 一 些 新 名 
词 — — — 它 把 我 们 带 入 到 有 关 约 定 突 发 大 小 和 速 率 强 
制 问 题 的 讨 论 中 去。 为 什 么 它 很 重 要 呢 ? 因 为 作 为 一 个 
内 行 的 帧 中 继 用 户， 你 需 要 理 解 速 率 这 一 概 念。 同 样 道 
理， 当 你 去 超 级 市 场 购 买 黄 油 和 牛 奶 的 时 候， 你 需 要 理 
解 重 量 和 容 积 的 概 念。 

     下 面 介 绍 它 是 如 何 工 作 的。 让 我 们 对 数 据 流 阻 塞 做 
一 形 象 的 类 比。 假 想 有 一 个 高 速 公 路 系 统， 它 允 许 在 任 
意 1 小 时 内 行 驶 60 英 里。 事 实 上， 道 路 规 则 规 定 你 必 须 
保 证 在 1 小 时 内 行 驶 60 英 里 — — — 但 不 能 超 过 它。 如 果 
你 想 超 过 这 一 约 定 的 速 率， 你 将 被 传 票。 如 果 你 被 传 票 
而 没 有 去 法 庭 受 罚 款， 你 就 能 继 续 向 目 的 地 行 进 了。 但 
是 如 果 出 现 了 交 通 阻 塞， 你 的 车 就 有 可 能 发 生 意 外。 帧 
中 继 传 输 原 理 与 其 类 似。 所 保 证 的 每 小 时 60 英 里 的 速 度 
对 应 于 约 定 信 息 速 率 (CIR)， 也 就 是 网 络 所 能 接 受 的 传 输 
数 据 的 速 度。 汽 车 实 际 行 驶 的 速 度 (90mph) 对 应 于 访 问 速
率 — — — 用 户 设 备 和 网 络 之 间 的 物 理 连 接 的 速 率。 60 英 
里 对 应 于 约 定 突 发 大 小 (Bc) — — — 在 任 意 度 量 时 间 (T) 
内 网 络 所 能 传 输 的 最 大 比 特 数， 这 在 我 们 的 例 子 中 恰 好 
是 1 小 时。 因 此 帧 中 继 中 的 法 则 是 ： 

     T=Bc/CIR 

     对 于 一 个 约 定 突 发 大 小 为 32 千 字 节 和 约 定 信 息 速 率 
为 64Kbps 的 网 络 来 说 ： 

     T=(256 千 比 特) /64Kbps=4 秒 

     因 此， 网 络 将 尽 其 所 能 地 在 任 意 4 秒 钟 内 传 送 32 千 字 
节， 换 句 话 说， 网 络 将 在 平 均 为 4 秒 的 时 间 内 支 持 一 个 速 
率 为 64Kbps 的 一 般 用 户。 

     我 们 可 以 利 用 速 率 这 一 概 念 在 用 户 接 口 实 现 速 率 强 
制。 速 率 强 制 意 味 着 超 过 CIR 的 帧 只 有 在 带 宽 可 用 时 被 传 
送， 如 果 可 用 带 宽 不 够， 这 类 帧 将 被 废 弃 不 用。 一 个 废 弃 
选 择 (DE) 位 可 以 置 于 低 优 先 级 的 帧 中， 这 样 万 一 帧 丢 失
时， 
它 们 会 首 先 被 废 弃 掉 。 因 为 网 络 假 设 任 何 超 过 CIR 的 指 令 
都 是 低 优 先 级 的， 所 以 在 所 接 收 的 任 何 超 过 CIR 的 帧 中， 
D E 位 由 帧 中 继 网 络 设 置。 如 果 DE 位 知 道 一 些 帧 比 其 它 帧 
更 重 要， 那 么 DE 位 也能 被 终 端 用 户 设 备 所 设 置。 

     终 端 设 备 是 如 何 得 知 网 络 阻 塞 的 呢 ? 这 就 要 几 种 方 
式 择 其 一 了。 从 阻 塞 信 息 域 来 看， 前 向 显 式 阻 塞 位 (FECN)
—— 象 DECnet 这 类 协 议 通 常 要 用 到 它 — — — 发 送 一 个 信 号 
到 接 收 端 点 或 目 的 端 点， 指 示 减 缓 信 息 的 接 收。 (目 的 设 
备 测 量 FECN 的 密 度。 如 果 超 过 了 门 限 密 度， 它 将 减 少 授 
予 发 送 设 备 的 "信 用 度"， 然 后 发 送 设 备 被 迫 降 低 其 速 率。) 

     另 一 种 方 式 是 后 向 显 式 阻 塞 位 (BECN) — — — 通 常 与 
SNA 型 数 据 传 输 一 起 使 用 — — — 它 到 达 传 输 端 点 或 源 的 端 
点， 并 指 示 其 应 立 即 减 缓 信 息 的 发 送。 

     在 我 们 结 束 对 阻 塞 的 讨 论 时 应 提 及 另 两 个 要 点。 首 
先， FECN 和 BECN 的 实 现 过 程 被 称 作 显 式 阻 塞 管 理。 某 些 端 
对 端 协 议 使 用 FECN， 而 另 一 些 则 使 用 BECN。 两 者 配 合 默 契， 
但 是 在 端 用 户 设 备 上 通 常 是 互 相 排 斥 的 选 择。 

     其 次， FECN 和 BECN 只 是 从 属 性 的。 它 们 　 帮 助 终 端 设 
备 使 发 送 信 息 和 网 络 传 输 信 息 相 一 致， 但 是 它 们 也 可 以 
被 忽 略 掉。 基 于 以 上 原 因， 所 有 的 帧 中 继 网 络 也 能 提 供 隐 
式 阻 塞 检 测， 依 据 终 端 系 统 的 协 议 来 校 验 和 处 理 问 题。 简 
而 言 之， 当 因 阻 塞 而 产 生 被 废 弃 的 数 据 帧 时， 用 户 设 备 可 
以 推 知 损 失 是 由 阻 塞 引 起 的， 同 时 降 低 其 速 率。 隐 式 的 阻
塞 管 理 不 及 显 式 的 有 效， 因 为 它 总 是 反 应 得 太 慢， 而 且 需 
要 智 能 终 端 设 备 有 更 强 的 应 答 能 力。 利 用 显 示 阻 塞 管 理， 
在 变 为 临 界 状 态 前 就 能 识 别 和 修 正 阻 塞 条 件。 (TCP/IP 只 实 
现 隐 式 阻 塞 控 制。 ) 这 样， 我 们 的 数 据 传 输 问 题 就 解 决
了。 
速 率 强 制 保 证 了 决 不 会 因 拥 挤 不 堪 而 导 致 达 不 到 其 约 定 
的 信 息 速 率， 而 显 式 和 稳 式 的 阻 塞 管 理 确 保 了 那 些 尝 试
着
传 输 超 过 CIR 信 息 的 用 户 有 机 会 降 低 速 率， 从 而 与 可 用 网 
络 带 宽 相 一 致。 

     再 者， 图 3 的 FR 格 式 的 信 息 域 包 含 要 传 输 的 当 前 信
息。 
信 息 域 所 允 许 的 最 大 长 度 会 发 生 变 化， 这 取 决 于 网 络 的
设 
计 需 要， 长 度 范 围 从 262 到 8000 或 更 多 字 节 。 注 意， 如 果 你 
的 网 络 不 支 持 一 个 至 少 为 1600 字 节 的 信 息 域， 你 就 不 能 够 
运 载 多 种 局 域 网 数 据 通 过 帧 中 继 网 络。 

     下 一 个 域 是 帧 校 验 序 列 (FCS)， 其 功 能 是 进 行 误 差 校
验。 
帧 中 继 使 用 被 称 为 循 环 冗 余 校 验 或 CRC 的 检 错 技 术。 帧 中 
继 CRC 有 两 个 字 节， 它 们 位 于 帧 的 末 端 用 以 校 验 坏 数 据。 
通 过 使 用 一 种 代 数 方 法 进 行 校 验，并 产 生 一 种 独 一 无 二 的 
位 模 式。 它 可 以 在 远 端 重 新 计 算。 如 果 在 源 端 的 帧 校 验 序 
列 与 在 目 的 端 的 FCS 相 匹 配， 就 表 明 帧 的 完 整 性 (在 绝 大 多
数 情 况 下) 没 有 被 破 坏。 

     当 帧 中 继 确 实 发 现 有 差 错 时， 就 会 扔 掉 当 前 帧。 正 如 
我 们 已 经 看 到 的， 如 果 在 传 输 中 发 现 错 误， 帧 中 继 并 不 重 
新 发 送 信 息。 

     标 志 域 标 志 着 传 输 结 束 了。

--
※ 来源:·哈尔滨紫丁香站 bbs1.hit.edu.cn·[FROM: xmgu@hitcrc.hit.edu.]