计算机网络应用 帧中继交换主要特点

[转载]浅谈电路交换、报⽂交换、分组交换、帧交换和信元交换的特点和区别原⽂地址：浅谈电路交换、报⽂交换、分组交换、帧交换和信元交换的特点和区别作者：从⼊门到放弃1.电路交换以电路联接为⽬的的交换⽅式是电路交换⽅式。

电话⽹中就是采⽤电路交换⽅式。

⼈们可以打⼀次电话来体验这种交换⽅式。

打电话时，⾸先是摘下话机拨号。

拨号完毕，交换机就知道了要和谁通话，并为双⽅建⽴连接，等⼀⽅挂机后，交换机就把双⽅的线路断开，为双⽅各⾃开始⼀次新的通话做好准备。

因此，可以体会到，电路交换的动作，就是在通信时建⽴(即联接)电路，通信完毕时拆除(即断开)电路。

⾄于在通信过程中双⽅传送信息的内容，与交换系统⽆关。

2.报⽂交换种⽅式不要求在两个通信结点之间建⽴专⽤通路。

结点把要发送的信息组织成⼀个数据包——报⽂，该报⽂中含有⽬标结点的地址，完整的报⽂在⽹络中⼀站⼀站地向前传送。

每⼀个结点接收整个报⽂，检查⽬标结点地址，然后根据⽹络中的交通情况在适当的时候转发到下⼀个结点。

经过多次的存储——转发，最后到达⽬标，因⽽这样的⽹络叫存储——转发⽹络。

其中的交换结点要有⾜够⼤的存储空间（⼀般是磁盘），⽤以缓冲收到的长报⽂。

交换结点对各个⽅向上收到的报⽂排队，对找下⼀个转结点，然后再转发出去，这些都带来了排队等待延迟。

报⽂交换的优点是不建⽴专⽤链路，线路利⽤率较⾼，这是由通信中的等待时延换来的。

3.分组交换分组交换技术就是针对数据通信业务的特点⽽提出的⼀种交换⽅式，它的基本特点是⾯向⽆连接⽽采⽤存储转发的⽅式，将需要传送的数据按照⼀定的长度分割成许多⼩段数据，并在数据之前增加相应的⽤于对数据进⾏选路和校验等功能的头部字段，作为数据传送的基本单元即分组。

采⽤分组交换技术，在通信之前不需要建⽴连接，每个节点⾸先将前⼀节点送来的分组收下并保存在缓冲区中，然后根据分组头部中的地址信息选择适当的链路将其发送⾄下⼀个节点，这样在通信过程中可以根据⽤户的要求和⽹络的能⼒来动态分配带宽。

计算机网络应用 帧中继简介随着专用通信网的传输速率明显提高，人们对通过局域网（LAN ）与局域网的互联接入广域网（WAN ）的要求也在迅速增长，因此对具有高速率、高可靠、适应性强及低成本的传输方式的需求很大。

当时X.25分组交换网虽然成本较低，但它的业务速率、网络时延、响应时间和吞吐量等方面均不能满足局域网（LAN ）远程互连的需求，因此出现了新的网络帧中继。

帧中继用于局域网的互联，是一种广域网技术。

它是在原有的模拟线路逐渐被数字光纤传输线路所代替，且用户终端智能化的情况下，在X.25分组交换技术的基础上发展而来的一种传输技术，它是一种先进的包交换技术和快速的分组通信方式。

其中，包交换技术 包括可变长数据包和统计多元技术两种。

帧中继的包交换技术可以使网络节点工作站动态共享网络介质和可用带宽，为跨越多个交换机和路由器的用户设备间的信息传输提供了快速和有效的方法。

帧中继技术以简化的方式传送数据，它将流量控制、纠错、重发等第三层（网络层）及更高层的功能转移到智能终端中，从而大大简化了节点机之间的网络资源。

因此，帧中继也被看作是简化的快速分组交换技术。

在其体系模型中舍去了X.25协议中定义的分组层，只采用物理层和数据链路层这样的二级简单结构，其结构模型如图6-14所示。

数据链路层（核心层）物理层物理层数据链路层网络层传输层会话层表示层应用层帧中继OSI 参考模型图6-14 帧中继体系结构帧中继网络可以将分散在不同地理位置的网络连接起来，其网络结构可能是星型结构和网状结构两种。

其中，网状结构可以分为部分网状和全网状两种，如图6-15所示为其星型网络结构。

ATM 路由器ATM 路由器图6-15 帧中继网络星型结构连接在帧中继网络中，星型结构为最优选择，因为采用这种结构所使用的永久虚拟回路（PVC ）的数量最少，中心节点通过在一个接口上使用多个PVC 将多个分散的分支节点连接起来。

但该结构也存在各个分支节点之间通信需要经过中心节点进行中转的缺点。

计算机网络原理帧中继交换
帧中继（Frame Relay）是以分组交换技术为基础的高速分组交换技术。

它利用数字系统的低误码率和高传输速率的特点，为用户提供质量更高的快速分组交换服务，是一种用于连接计算机系统的面向分组的通信方法。

1．帧中继的基本原理
帧中继是X.25在新的传输条件下的发展，它对X.25协议进行了简化和改进。

帧中继省略了X.25中的分组层，即网络层，以链路层帧为基础，实现多条逻辑链路的统计复用和转换。

由于帧中继省略了网络层，避免了网络层的报文分组和重装的消耗，而且帧中继允许最大帧长在1K字节以上，取消了网络层分组长度的限制，这种灵活性也保证了网络的高吞吐量。

帧中继保留了X.25链路层的HDLC帧格式，但不采用HDLC的平衡链路接入规程LAPB（Link Access Procedure - Balanced），而是按照ISDN标准使用独立于用户数据信道的呼叫控制信令，即LAPD规程。

它能够在链路层实现链路的复用和转接，所以帧中继的层次结构中只有物理层和链路层。

与X.25相比，帧中继在操作处理上做了大量的简化。

帧中继不考虑传输差错问题，其中节点只做帧的转发操作，不需要执行接收确认和请求重发等操作，差错控制和流量控制均交由高层端系统完成，所以大大缩短了节点的时延，提高了网内数据的传输速率。

2．帧中继的应用
帧中继主要用在公共或专用网上的局域网互联以及广域网连接。

大多数公共电信局都提供帧中继服务，把它作为建立高性能的虚拟广域连接的一种途径。

帧中继是进入带宽范围从56Kbps到1.544Mbps的广域分组交换网的用户接口。

１帧中继技术产生的背景及其特点本世纪８０年代，很多用户在本地采用了局域网（ＬＡＮ）技术。

一个公司、企业、机关以ＬＡＮ将本单位的多台个人计算机连接起来，共享本地网络资源，同时通过网桥或路由器接入公共电信网。

这类用户的数据特点是数据量大、突发性高。

除ＬＡＮ外，计算机辅助设计（ＣＡＤ）、计算机辅助制造（ＣＡＭ）以及图像传送业务也具有突发性特点，这是因为他们的文件数据量往往很大，比如一张普通的Ｘ光片就会有８兆的数据量。

用分组网为这些用户开放业务，由于用户要传送的数据量大，而分组网的接入速率低、传送时延长，用户收发信息要作长时间的等待，会令用户不满意。

如果用数字数据网（ＤＤＮ）数字数据专线为这些用户开放业务，通信效率虽然提高了，但费用较贵。

来自用户的新的通信需求促使人们考虑采取新的通信技术。

与此同时，网络技术发生了很大变化。

用户设备的智能化程度普遍提高，中继传输线已经普遍采用了光纤，光纤传输性能高，误码率低。

在这种情况下，纠错和流量控制问题可以由用户设备上的高层协议解决，网络协议可以简化。

由此，人们对分组交换协议进行了简化，产生了帧中继（ＦＲ）技术。

帧中继是一种快速分组交换技术，同Ｘ．２５分组交换技术相比，它具有下列特点：（１）帧中继继承了Ｘ．２５分组交换统计复用的特点，通过在一条物理电路上复用多条虚电路，在用户间动态地分配数据带宽资源，提高了线路利用率。

（２）帧中继大大简化了Ｘ．２５通信协议，网络在信息处理上只检错、不纠错，发现出错帧就予以丢弃，将端到端的流量控制交给用户终端来完成，减轻了网络交换机的处理负担，降低了用户信息的端到端传送时延。

（３）帧中继为用户提供了一种优惠的计费政策，即按照承诺的信息速率（ＣＩＲ）来收费，并保证低于ＣＩＲ的信息的传送；同时，允许用户传送高于ＣＩＲ的数据信息，这部分信息传送不收费，网络空闲时予以传送，拥塞时予以丢弃。

（４）帧中继的帧长较长（可达４０９６字节），在传送帧长较长（１５００字节左右）的局域网数据信息帧时效率较高，适合于实现局域网互联。

计算机网络原理帧中继
早期的分组交换网主要采用模拟信道，其传输质量较差、误码率较高。

到20世纪80年代后期，通信用的主干线已逐步采用光缆。

光缆不仅大幅度地提高了传输速率，而且使传输误码率降低了几个数量级。

此外，网络中所用通信设备的可靠性也显著提高，从而使信息在传输过程中发生差错的几率减小，因此不必再像X.25网那样每经过一个交换器都对帧进行一次差错检测；也无需在每个交换器中设置功能较强的流量控制和路由选择控制。

正是在这种背景下产生了帧中继（Frame Relay）交换，因此可以说，帧中继是在X.25基础上，简化了差错控制（包括检测、重发和确认）、流量控制和路由选择功能而形成的一种新型的交换技术。

由于X.25分组网和帧中继网很相似，因而容易从X.25升迁到帧中继。

1992～1993年是帧中继技术从试用转向普及的关键性的一年，其标志是AT&T公司的Intel Span帧中继服务投入使用，我国也于1994年开通了帧中继业务。

帧中继网络提供了许多虚电路，构成了与相同的帧中继网络相连的各个站点（Statin）之间相连拉的基础。

最终的网络设备集构成了专用的帧中继群（Private Frame Relay Group），它要么与一个完整的虚电路网络完全互相连接，要么部分互相连接。

在任何一种情况下，在每个帧中继接口上，每个虚电路由一个数据链路连接标识符（Data Link Connection Identifier，DLCI）惟一标识。

在大多数情况下，DLCI在每个帧中继接口上有着严格的局部意义。

帧中继在RFC 2427中进行了记录。