计算机网络原理：X.25标准的网络层

为防止不同国家的网络使用互不兼容的接口，CCITT提出对应于OSI一、二、三层的网络访问国际标准，这些标准统称为X.25.它于1976年提出，1980年又进行了修改，以此为基础设计的DATAPAC（加拿大）和其它一些网络已于70年代未成功地运行。因而，X.25已成为开发国家网和国际性网的基本协定。

X.25定义了主机（在CCITT中称之为DTE，数据终端设备）与通信终端设备（在CCITT中称之为DCE，数据电路终端设备）间的接口。CCP在CCITT中称为DSE（Data Switching Exchange，数据转接交换机）。以下将只使用CCITT的名词，因为这些名词在公共网络界已被广泛使用。X.25定义了第一、二、三层协议中穿过DTE到DCE接口信息的格式和意义。因为这个接口将通信设备（DCE）从用户设备（DTE）中分离出来，所以对这一接口的仔细定义是十分重要的。

在结构上，X.25对接口的要求可例举如下：

①应能在DTE和网络之间提供一条全双工的传输途径；

②应保证在DTE和网络之间传输的数据的完整性和准确性；

③应能为DTE提供呼叫虚电路和永久虚电路；

④应能在一条通向网络的实际线路上，允许一个分组方式DTE与许多其它DTE之间的同时通信；

⑤应能允许DTE和网络双向都可以控制线路上的数据流，并使其不超载；

⑥应能提供管理和控制功能，妥善地管理各个呼叫。

X.25定义了三层：物理层、帧层和分组层。它们的关系如图5.4.1所示。

图5.4.1　X·25接口

图5.4.2　各层信息格式

X.25中并未真正定义物理层，而是建议参考另外两个标准，即X.21和X.21bis.帧层对应于OSI的数据链路层，即X.25帧级协议LAP和LAPB.分组层即网络层，此层与包含在数据帧中的数据段的格式和意义有关，提供路由选择和虚电路的管理机能。X.25没有定义更高层的协议层次和标准，X.25中各层使用的信息格式如图5.4.2所示。(www.xing528.com)

在分组层上，所有信息都是以分组作为基本单位进行传输和处理的。因此，无论DTE到DTE之间传输的数据，还是网络所有的控制信息，都要构成分组格式，再转交给帧层和物理层传输。每个分组由报头和数据两部分组成，其一般格式及详细格式如图5.4.3所示。

图5.4.3　分组的格式

一般格式标识由报头第一字节的低四位组成，用以指示后续报头部分的格式。最低位（第8位）称为Q位，也称为限定符，在一般报文格式中为“0”，在数据分组中可为“0”也可为“1”.若为“0”，表示该分组中带有用户数据，若为“1”，表示所带数据为一种控制信息。第7位为D位，表示Piggyback应答段的含义，D=0，应答表明只有本地DCE收到此分组，远程DTE尚未收到，D=1才是真正的端—端应答，说明此分组已成功地交给了远地DTE.第6，5位为Modula（模）位，说明Sequence（序号）段的模数，modula=01表示顺序号模为8，modula=10表示模为128，这时报头要多用一个字节以满足较长的Sequence和piggyback段。逻辑信道号由逻辑信道组号和逻辑信道号组成（共12位），用来标识逻辑信道，即虚电路号。从原则上讲，一个DTE可以同时打开4086条虚电路。报文分组类型段给出该分组的类型，并同时使用类型的最后一位（control位）来指示是数据分组（C=0）还是控制分组（C=1）.在控制分组中还有一些附属条件，用以在使用时由用户自己定义和建议的一些要求等等。地址段的含义同其它网络，用于指明源点和终点的DTE.

表5.4.1

数据分组格式中有几个特别字段，Piggyback段表示所应答的分组序号，至于应答为何种意义，取决于D的值。当然，D=0时，Piggyback的值已无多大意义，但仍可以起到流量控制的作用。Sequonce段则是分组的顺序号，标识着已发出的分组在窗口中的编号。More指明是否还有后续分组，当一个报文被拆成多个分组时，只有最后一个分组的More=0.数据分组的最大长度规定为128个字节的数据加上报头，但X.25也允许在建立虚电路时，协商制定一个新的分组长度，如16、32、64、256、512和1024字节等。

各种类型的分组类型段的编码如表5.4.1所示。

当某DTE欲与另一DTE通信时，它必须在它们之间建立一个虚电路。为了做到这一点，DTE构造一个Call Request分组，并将它传送给自己的DCE，通信子网将此分组送给目的端DCE，又由目的DCE交给目的DTE.如果目的DTE同意此请求，便回送一个Call Accepted分组，当源DTE接到应答分组后，虚电路便建立起来了。此后，两端均可用此全双工虚电路交换数据分组。任何一方完成通信，都向对方送出一个Clear Request分组作为拆线请求，对方再送出一个Clear Confirmation分组作为对拆线的应答，这个过程如图5.4.4所示。其它类型的控制分组各有所用。Interrupt（中断）分组允许不按顺序发送一个短信号（单字节），因为控制分组不带顺序号，只要一到达就可以发送出去，而不管有多少顺序分组在等待。这种分组典型的用途是传输用户敲击的“停止”键和“中止”键，使原先的某些过程作废。Interrupt　分组的应答是　Interrupt Confirmation分组。Reaceive Ready（接收就绪）分组在无反向流量可答载时将应答单独发出，PPP段为下一分组顺序号。当模为128时，此分组将多用一个字节。Receive not Ready（接收未就绪）是命令对方暂停发送，其后可用Receive Ready分组让DCE开始发送。Reject（拒收）分组允许DTE要求重发一串分组，PPP段指出开始重发包的顺序号。Reset和Restart（复位和重启）用来从不同程度的事故中恢复。Reset Request用于特定的虚电路，并可重新将窗口序号初始化为0，其一般用途是DCE告诉DTE，子网因故障停止运行某些虚电路。在收到Reset Request后，DTE便无法知道此时尚未应答的报文分组是否已发到目的地，故障恢复必须由传送层进行。在Reset Request分组中可用两个字节解释Reset的原因。当然DTE也可发出一个Reset Request分组。Restart较为严重，只有当DTE或DCE出了故障而放弃它的所有虚电路时才用。单独的Restart Request与为每条虚电路送一个单独的Reset Request等效。Diagnostic（诊断）分组可用于网络通知用户某些错误，包括该用户发出的分组中有错。

图5.4.4　呼叫，数据传输和清除

X.25仅是一种接口标准，强调的是DTE/DCE界面，故并没有内部实际实现的内容，如拥塞控制、路由选择等等。但它的接口对了解网络层提供的任务来说，还是有所启发的。

有几点需要指出：第一，X.25的分组层究竟与OSI的七层模型中的网络层对应还是传送层对应，对这一点是有争议的。当D=0时，它无疑是网络层，但当D=1时，应答信息中包括了目的DTE已收到分组的端到端应答的含义，它又成了传送层。第二，X.25中有大量的冗余措施。建立一个连接需要两个地址，即X.21中用到的分组交换网中的地址及X.25分组层中用到的远地DTE地址。一旦这个连接建立起来，便有两个分离的流量控制窗口，分别在二层和三层，而性质又相差不多。所以有人提出一种变通的方法，将两个地址合为一个地址，这样还可以取消几种类型的控制分组。第三，X.25的数据报方案已提出供讨论，但还没发布。