帧中继和X.25 ddn互联网的方案

帧中继和X．25网、DDN互连的方案罗万明阎保平冒建革摘要开发和研究各类网络的互连是发展信息产业，建立和实施高速信息网络的主要技术之一。各种网络的差别集中体现在数据格式和协议规程的不同上，因此本文在对DDN、X．25网、帧中继基本原理和协议规程分析的基础上，对DDN、X．25网接入帧中继的互连过程进行讨论。并且结合大连市数据通信局的网络环境，设计了一种高速和中低速接入帧中继的互连方案，同时对整个网络互连性能进行了分析，得到了一些有价值的结论，相信对其他城市的帧中继建设会有所帮助。关键词网络互连帧中继X．25网DDN1引言国家帧中继骨干网（CHINAFRN）一期工程已于1997年实施完成，形成了将全国20几个重要城市用高性能帧中继互连的全国性数据通信骨干网，这与我国已建立的公用分组交换网X．25网（CHINAPAC）、公用数字数据网DDN（CHINADDN）形成了3种数据网并存的局面，这就提出了3种数据网互连以充分发挥各自的优势，互相补充的问题。目前，对于局域网与局域网、局域网与广域网的互连技术的讨论相当深入，并有许多成熟的方法，而对广域网之间互连的探讨相对较少，除X．25网互连有国际通用标准X．75外，对帧中继与X．25网、DDN的3种网的互连在各种文献中较少探讨。2网络互连的分类网络互连时，一般都不能简单地直接相连而是通过一个中间设备。按ISO术语，这个中间设备称为中继系统。例如按属于的层次可分为物理层中继系统（转发器）；数据链路层中继系统（网桥或桥接器）等；网络层中继系统（路由器）。许多文献中常将网桥、路由器、网关等名称统一称为网关。本文引入的互操作单元模块IWU（Interworkingunit）泛指网络之间的中继系统。按互连网络规模的大小分，网络互连可分为以下几类：.局域网的互连。由于局域网种类较多（如令牌环网、以太网等），使用的上层软件也较多，因此局域网的互连较为复杂。对不同标准的异种局域网来讲，既可实现从低层到高层的互连，也可只实现低层（在数据链路层上，例如网桥）上的互连。.局域网与广域网的互连。不同地方（可能相隔很远）的局域网要借助于广域网互连。这时每个独立工作的局域网都相当于广域网上的单个终端。局域网与广域网的互连常用网络接入、网络服务和协议功能。.广域网与广域网的互连。这种互连相对以上两种互连要容易些。这是因为广域网的协议层次常处于OSI七层模型的低层，不涉及高层协议。著名的X．75标准就是实现X．25网互连的协议。帧中继与X．25网、DDN均为广域网。它们之间的互连属于广域网的互连，目前没有公开的统一标准。本文将对帧中继与DDN、X．25网互连问题进行分析。3互连的协议转换与数据封装网络的行为是通过协议的执行来反映的。协议的执行是一种动态的过程。所以从本质上讲，网络互连过程就是不同网络协议的转换过程。用协议层次的形式能清楚地反映这种转换（见图1），其中Q．922为ITU-T规定的帧中继核心层标准（FR指帧中继，UNI指终端网络接口）。值得指出的是：IWU功能能在独立的互连设备中实现，或并入交换机的软硬件、复用器和接口卡中。当与现有网络互通时，其功能也可能在网桥或选路部件、接入复用器或交换设备中实现。图1网络互连的协议层次由于DDN只是一个采用PCM制式的TDM复用器，实际只包含物理层，因此其与帧中继网络互连的协议层次比较简单，所以不再画出。协议转换的过程中，要进行数据封装。由于帧中继是由X．25发展来的，是一种简化的分组交换技术。因此，帧中继与X．25的数据封装是非常方便的。帧中继只采用了物理层和数据链路层的一部分，而X．25网除此以外还采用了分组层，这样当X．25向帧中继转换时，X．25分组就封装入帧结构中而在帧中继网中传输。当帧中继向X．25转换时，则除去帧头和帧尾，向X．25提交分组。图2表示承载分组业务的帧中继的帧结构。图2承载分组业务的帧中继的帧结构由于帧中继与X．25的相似性，他们的许多重要功能都能保留下来，例如地址字段的转换极为简单，只需要将帧中继的数据链路标识符（DLCI）映射成X．25分组的逻辑信道号（LCN）。帧中继中的流量与拥塞控制功能（BECN和FECN）将映射为X．25中的发送、接收窗口，而帧中继中的永久虚电路（PVC）将与X．25中的PVC映射。由于目前帧中继尚未提供交换虚电路（SVC）功能，所以在与X．25映射时，X．25的SVC功能将可能丢失或转为PVC。帧中继与DDN的互连属于无高层协议的互连。由于DDN只是一个TDM复用器，仅相当于一个运载工具，对各种协议均透明，数据经DDN接入帧中继网，由帧中继与DDN的转换器按帧格式取出封装，不涉及链路层的协议转换。4互连方案设计举例大连市数据通信局管理着大连地区的CHINADDN、CHINAPAC。局内设DDN、X．25网、Internet网管中心。主要设备包括北电DPN－100分组交换机；新桥（Newbridge）3600系列带宽管理器（即DDN管理器）；新引进的北电帧中继交换机（PassPort），可提供帧中继和ATM及多种路由和传输能力，核心采用信元交换，与ATM交换机可实现平滑互连。帧中继将主要提供各数据网的高速帧中继业务，即DDN、X．25网将作为帧中继的接入网使用。当然对少数符合帧中继标准的终端可直接接入帧中继骨干网，享受帧中继带来的好处。方案以帧中继交换机PP为核心，将3600系列带宽管理器、DPN-100分组交换机作为接入节点及边缘交换设备，同时还考虑到未来符合帧中继标准的终端设备联入网的需要，尽量将各种形式集成在一个网络中。图3是方案连接示意图。图3方案设备连接从图可看出，为全面实现3种网络的互连，设计了5种接入式：（1）以SUN主机（用A表示）通过路由器直接到PassPort，模拟终端直接接入帧中继网；（2）标号为B的PC通过路由器接至3600的V．35接口。测试时将其设为帧中继方式，测试在原DDN上增加帧中继功能与帧中继网的互连性。（3）标号C的PC经路由器接至3600的V．35接口上，测试终端用户经DDN直接进入帧中继网；（4）标号D的PC经路由器接至DPN-100的V．24接口；（5）标号E的PC经路由器接至DPN-100的V．35接口。PassPort与DPN-100采用V．35专用电缆连接。PassPort与3600用EI-C板互连。对于DDN带宽管理器3600，可将其看成两部分：一部分只使用原DDN专线的透明传输功能。图中C与PassPort即为这种关系。在选择帧中继接口协议时应设置为用户与网络接口（UNI）；另一部分通过3600提供的帧中继接口板（FRS）与帧中继交换机（PP）互连。这里3600对PP来讲相当于另一帧中继网，因此B与PP的接口协议设置为网络与网络接口（NNI）。同理A与PP设置为UNI，PP与D、E分别设为UNI。DDN与帧中继采用EI-C板互连。EI-C又称EI（2．048Mbit/s）可分信道。它能以信道中的零次群速率DS0（64kbit/s）为单位分割使用。按需要可选出速率N×64kbit/s。Passport与DPN-100互连采用资源模块（CSRM）。在以上物理连接的基础上，可将设备的逻辑连接用图4表示。图4方案的逻辑连接5互连方案配置（1）IP地址的配置在方案中，有5个联网终端（SUN工作站，4台PC）及5台路由器，因此共设置6个网段的IP地址。其中5台路由器的广域网端口S0构成一个广域网网段。5个终端又相当于只连了一台终端的局域网网段。（2）路由协议的配置由于本方案网络规模较小，路由协议选择路由信息协议（RIP）。（3）本地管理接口（LMI）的配置LMI是由CISCO公司、北方电讯和DEC公司共同制定的关于用户与帧中继互连的接口协议，不论终端以何种方式入帧中继网，都必须对LMI的各种选项进行配置。（4）DLCI配置。帧中继的主要功能是提供PVC。因此要配置每条PVC的DLCI值。表1列出了测试中所建几条PVC的DLCI值。表1DLCI值路由器端口类型DLCI(toA)DLCI(toB)DLCI(toC)DLCI(toD)DLCI(toE)AV.35/300100500600BV.35400//800/CV.35200////DV.24600801///EV.35700////6性能测试分两步进行测试：6．1各链路PVC的建立情况将各PVC设定为双向方式，这样只需检查一个方向链路建立情况。用专用指令测试各PVC建立的参数如下：A→B平均延迟42ms；A→C平均延迟16ms；A→E平均延迟77ms；A→D平均延迟110ms；B→D平均延迟122ms。链路测试表明：3种数据网互连的PVC被正确建立。从链路建立平均延迟可以发现：由于分组网传输速率较慢，因此帧中继、DDN与之建立链路的时间普遍偏长（分别为77ms、110ms、122ms），而其中以V．35接入X．25网的链路建立时间（E）比以V．24接口接入X．25网的短。这是因为V．35接口速率大于V．24接口速率的缘故。另外，帧中继与DDN透明接入的链路建立时间（A→C平均延迟16ms）比帧中继与DDN功能FRS互连的链路建立时延（A→B平均延迟42ms）要短得多。这是因为采用DDN的FRS功能与帧中继互连相当于两个帧中继网都建立面向连接的PVC，而链路建立过程会增加网络开销，导致时延增大。6．2测试互连网络传输文件能力首先将PassPort的E1－接口板设置出两个信道，共取出8个时隙。其1、2、3、4时隙分配给透明接入部分；5、6、7、8时隙分配给通过FRS接入部分。同时通过DDN4602网管系统设对应帧流。（1）设置约定速率（CIR）＝64kbit/s，可变速率（EIR）＝0A→C通过量7．1kbit/s；A→B通过量7．1kbit/s；A→E通过量6．8kbit/s；A→BA→C速率相等表明DDN的两种网络功能差异在于链路PVC的建立过程。一旦PVC建立，两者的文件传输能力相差无几。而X．25网传输速率明显比DDN慢。（2）设置B→A的PVC：CIR＝64kbit/s，EIR＝0，通过量为21kbit/s。设置B→E的PVC：CIR＝64kbit/s，EIR＝0，通过量为7．18kbit/s。由测试数据可看出带宽的大致分配为：A得到192kbit/s，E得到64kbit/s。显然A的带宽多于其PVC的CIR（64kbit/s）。这表明虽然在测试前设置EIR＝0，但帧中继的PVC仍利用了多出的带宽传数据，这证实了帧中继对带宽的有效利用。（3）测试EIR的影响设置A→C的PVC：CIR＝64kbit/s，EIR＝64kbit/s，通过量为14kbit/s设置B→A的PVC：CIR＝64kbit/s，EIR＝192kbit/s，通过量为28kbit/s。显然EIR可提高链路传送速率。（4）测试DDN上增加帧中继功能FRS的性能先设置B→A的PVC：CIR＝64kbit/s、EIR＝0、通过量为25kbit/s，改变CIR、EIR，发现通过量不变。然后设置A→B的PVC：CIR＝64kbit/s、EIR＝0、通过量为7．1。设置A→B的PVC：CIR＝64kbit/s、EIR＝64kbit/s、通过量为14kbit/s。可以看出：DDN上增加的帧中继功能FRS的CIR、EIR虚设，没有起到流量控制的作用。所以DDN上的帧中继功能是不完整的。7结论以上设计与性能分析表明：通过设置适当的接入方式和协议转换，帧中继与X．25网、DDN三种数据网的互连是完全可行的。互连时，DDN不仅可作为帧中继网的高速接入网，同时还能提高帧中继的接入容量。这表现在PassPort（PP）一个V．35接口至多接8个端口，而通过DDN接入时，则用户可扩大到124个。这种结合能大大提高帧中继接入容量和交换机的利用率。而X．25网可以作为帧中继的中、低速接入和边缘交换网，这种方式能有效利用X．25网的特点。从性能分析看出在原DDN中增加帧中继功能比采用DDN透明接入性能要低。这是由于帧中继网提供的均为面向连接的业务（PVC），有链路建立过程