分組交換與仿真

1、課程設計報告課程設計題目：分組交換系統(tǒng)的設計與仿真學 號：學生姓名：專業(yè)：通信工程班 級：指導教師：2013年1月11 日第一章分組交換1.1分組交換的原理X.25建議是國際標準化組織（ISO）和國際電報電話咨詢委員會（CCITT） 制定的關于數(shù)據(jù)終端設備（DTE ）和數(shù)據(jù)電路終接設備（DCE ）之間的接口規(guī) 程。X.25標準的思路是為用戶（DTE ）和分組交換網(wǎng)絡（DCE ）之間建立對話 和交換數(shù)據(jù)提供一些共同的規(guī)程， 這些規(guī)程包括數(shù)據(jù)傳輸通路的建立、 保持和釋 放，數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟铄e控制和流量控制，防止網(wǎng)絡發(fā)生阻塞，確保用戶數(shù)據(jù)通過網(wǎng) 絡的安全，向用戶提供盡可能多而且方便的服務。X.25建議為

2、分組交換網(wǎng)定義了開放系統(tǒng)互連（OSI ）模型的下3層，這三 層分別是：物理層，鏈路層，分組層。與OSI模型的下三層一一對應，只是OSI 的網(wǎng)絡層（第三層）改稱分組層，其功能是一致的。 X.25的三層協(xié)議為DTE DTE之間的高層通信協(xié)議提供了可靠的基礎。X.25的分組層在X.25接口為每個用戶呼叫提供一個邏輯信道 （所謂的“呼 叫”是指一次通信過程）。為每個用戶的呼叫連接提供有效的分組傳輸，包括順 序編號，分組的確認和流量控制過程。提供交換虛電路（SVC ）和永久虛電路（PVC ）的連接。提供建立和清除交換虛電路的方法。當主叫DTE想要建立虛呼叫時，它發(fā)送“呼叫請求”分組，該“呼叫請求” 分組

3、包含可供分配的高端的LCN和被叫的DTE地址。該分組發(fā)送到本地DCE， 由DCE將該分組轉換成網(wǎng)絡規(guī)程格式，而且通過網(wǎng)絡路由（交換）到遠端DCE， 由遠端DCE將網(wǎng)絡規(guī)程格式的呼叫請求分組轉換為“入呼叫”分組，并發(fā)送給 被叫的DTE，該分組包含了可供分配的低端的 LCN。交換虛電路建立過程被叫DTE通過發(fā)送“呼叫接受”分組表示同意建立虛電路。遠端DCE接收到“呼叫接受”分組之后，通過網(wǎng)絡規(guī)程傳送到本地 DCE，本地DCE發(fā)送“呼 叫連接”分組到主叫DTE。主叫DTE接收到“呼叫連接”分組之后，表示主叫 DTE和被叫DTE之間的虛呼叫已建立，可以進入數(shù)據(jù)傳輸階段。DTE和DCE對應的邏輯信道就進

4、入數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)。在虛呼叫任何一端的DTE都能夠清除呼叫，而且呼叫也可以由網(wǎng)絡清除。 呼叫清除的過程如圖所示。主叫 DTE發(fā)“清除請求”分組，該分組通過網(wǎng)絡到 達遠端DCE，遠端DCE發(fā)“清除指示”分組到被叫 DTE，被叫DTE用“清除 證實”分組予以響應。該“證實”傳到本地DCE，本地DCE再發(fā)送“清除證實” 到主叫DTE。完成清除規(guī)程之后，虛呼叫所占用的所有邏輯信道都成為“準備 好”狀態(tài)。交換虛電路拆除過程1.2分組交換的特點分組交換方式具有很強的差錯控制功能，信息傳輸質量高。網(wǎng)絡可靠性強。在分組交換網(wǎng)中，“分組”在網(wǎng)絡中傳送時的路由選擇是采取 動態(tài)路由算法，即每個分組可以自由選擇傳送途徑，

5、 由交換機計算出一個最佳路 徑。因此，當網(wǎng)內某一交換機或中繼線發(fā)生故障時，分組能自動避開故障地點， 選擇另一條迂回路由傳輸，不會造成通信中斷。分組交換網(wǎng)對傳送的數(shù)據(jù)能夠進行存儲轉發(fā)，使不同速率、不同類型終端之間可以相互通信。由于以分組為單位在網(wǎng)絡中進行存儲轉發(fā)，比以報文為單位進行存儲轉發(fā)的報 文交換時延要小得多，因此能滿足會話型通信對實時性的要求。在分組交換中，由于采用了 “虛電路”技術，使得在一條物理線路上可同時提 供多條信息通路，即實現(xiàn)了線路的統(tǒng)計時分復用，線路利用率高。分組交換的傳輸費用與距離無關， 不論用戶是在同城使用，還是跨省使用，均 按同一個單價來計算。因此，分組網(wǎng)為用戶提供了經(jīng)濟

6、實惠的信息傳輸手段。第二章分組交換的過程2.1呼叫建立2.1.1呼叫建立的原理當主叫DTE想要建立虛呼叫時，它發(fā)送“呼叫請求”分組，該“呼叫請求” 分組包含可供分配的高端的LCN和被叫的DTE地址。該分組發(fā)送到本地DCE， 由DCE將該分組轉換成網(wǎng)絡規(guī)程格式，而且通過網(wǎng)絡路由（交換）到遠端DCE， 由遠端DCE將網(wǎng)絡規(guī)程格式的呼叫請求分組轉換為“入呼叫”分組，并發(fā)送給 被叫的DTE，該分組包含了可供分配的低端的 LCN。主叫X.25本地DTEDCE呼叫連接交換虛電路建立過程2.1.2呼叫建立的源代碼與仿真#i ncludepc on sta nt.h#i nclude stri ng.hext

7、er n C _declspec(dllexport) bool setup(char * address, in t port_lc n2,DTERoutTbaleType DTERoutTbale)for(i nt i=0;iMaxPortNum;i+) for(i nt j=0;jMaxAddressNum;j+) if(DTERoutTbalei.Addressj!=0) if(!strcmp(DTERoutTbalei.Addressj,address) port_lcn0 = i;for(int k=0;kMaxLcnNum;k+) if(!DTERoutTbalei.lcn_st

8、atek) DTERoutTbalei.lcn_statek = true;port_lc n1 = k;return true;return false;準備建立下圖1為mess_flag值為0時表示當前DTE終端要發(fā)起建立虛電路連接，此 函數(shù)要完成當前DTE終端所連接的物理鏈路上的邏輯信道狀態(tài)的檢查，為呼叫請求分組分配一邏輯信道號。然后將此邏輯信道狀態(tài)置為占用，函數(shù)返回真值，否 則函數(shù)返回值為假。下圖2為mess_flag值為1時為呼叫到達分組In comi ng_call ，此函數(shù)要檢查當前DTE終端所連接的物理鏈路上的呼叫到達分組占用的邏輯信道的狀態(tài)，若為空閑，將其置為占用狀態(tài)，函數(shù)返

9、回真值，否則函數(shù)返回值為假。下圖3為mess_flag值為2時為呼叫連接分組 Call_connected，此函數(shù)要 檢查當前DTE終端所連接的物理鏈路上的呼叫連接分組占用的邏輯信道的狀態(tài)， 若為占用狀態(tài)，說明是其發(fā)起呼叫的連接證實，函數(shù)返回真值，否則函數(shù)返回值 為假。2.2呼叫拆除2.2.1呼叫拆除的原理在虛呼叫任何一端的DTE都能夠清除呼叫，而且呼叫也可以由網(wǎng)絡清除。 呼叫清除的過程如圖所示。主叫 DTE發(fā)“清除請求”分組，該分組通過網(wǎng)絡到 達遠端DCE，遠端DCE發(fā)“清除指示”分組到被叫 DTE，被叫DTE用“清除 證實”分組予以響應。該“證實”傳到本地DCE，本地DCE再發(fā)送“清除證實

10、” 到主叫DTE。完成清除規(guī)程之后，虛呼叫所占用的所有邏輯信道都成為“準備 好”狀態(tài)。222呼叫拆除的源代碼與仿真#i ncludepc on sta nt.h#i ncludestri ng.hextern C_declspec(dllexport) boolclea n( char * address, intport_lc n2,DTERoutTbaleType DTERoutTbale)for(i nt l=O;lMaxAddressNum;l+) if(!strcmp(DTERoutTbaleport_lcn0.Addressl,address) if(DTERoutTbalepor

11、t_lcn 0.lcn_stateport_lc n 1) DTERoutTbaleport_lcn 0.lcn_stateport_lcn1 = false;return true;return false;下圖4為mess_flag值為4時表示當前DTE終端要發(fā)起虛電路連接拆除，此 函數(shù)要完成要拆除的虛電路DTE終端所連接段的邏輯信道狀態(tài)的檢查，若此邏輯 信道狀態(tài)置為占用，函數(shù)返回真值，否則函數(shù)返回值為假。下圖5為mess_flag值為5時為清除指示分組 Cleanndication ，此函數(shù) 要檢查當前DTE終端所連接的物理鏈路上的清除指示分組占用的邏輯信道的狀 態(tài)，若為占用狀態(tài)，將其置

12、為空閑狀態(tài)，釋放鏈路資源，函數(shù)返回真值，否則函 數(shù)返回值為假。UCNRfmplaynnritp ndfirr 1.(入呻叫錚舟I科iwdeI昭c町DTE1LCHLCN.(Nnum聲養(yǎng)尊j坤M 二 泊 皿I II LijiKdi niH,iriL,JEU.ri vine ci rd |rmii.f網(wǎng)加屈I勺下圖6為mess_flag值為6時為清除證實分組 Clean_confirm，此函數(shù)要檢 查當前DTE終端所連接的物理鏈路上的呼叫連接分組占用的邏輯信道的狀態(tài)， 若 為占用狀態(tài)，將其置為空閑狀態(tài)，釋放鏈路資源，函數(shù)返回真值，否則函數(shù)返回 值為假。2.3分組轉發(fā)231分組轉發(fā)的原理被叫DTE通過

13、發(fā)送“呼叫接受”分組表示同意建立虛電路。遠端DCE接收到“呼叫接受”分組之后，通過網(wǎng)絡規(guī)程傳送到本地 DCE，本地DCE發(fā)送“呼 叫連接”分組到主叫DTE。主叫DTE接收到“呼叫連接”分組之后，表示主叫 DTE和被叫DTE之間的虛呼叫已建立，可以進入數(shù)據(jù)傳輸階段。DTE和DCE對應的邏輯信道就進入數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)。2.3.2分組轉發(fā)的源代碼與仿真#i ncludepc on sta nt.hextern C _declspec(dllexport) bool pack_switch ( int In_port_lcn,int Out_port_lc n, RoutTableType Table)

14、一 一for(i nt i=0;iMaxPortNum;i+)if(Tablei.in_port = In_port_lc n 0) 一 一一Out_port_lcn0 = Tablei.out_port;Out_port_lcn1 = Tablei.out_lc n;return true;return false;下圖7表示數(shù)據(jù)在A處有一條線從入端0入，從出端1出，出線人線都是通過 邏輯信道3，另外一條線從1進從0出都是通過邏輯信道3,；在B處有一條線 從入端0入通過邏輯信道3,從1端出通過邏輯信道6,還有一條線從入端1入, 通過邏輯信道6,從1端出，通過邏輯信道3;在C處有一條線從入端0

15、入通過 邏輯信道6,從2端出通過邏輯信道2,在C處還有一條線從入端2入，通過邏 輯信道2,從0端出，通過邏輯信道6。通過分析可以看出其傳送過程從DTE1到DTE2的傳輸線路從入線0入通過邏輯信道3從出端1出，出線1經(jīng)過邏輯信 道3在B處從入端0入經(jīng)過邏輯信道3從出端1出經(jīng)過邏輯信道6在C處從入 端0入經(jīng)過邏輯信道號6在出端2出，經(jīng)過邏輯信道號2到達DTE2.還有另外 一組傳輸線路傳送過程從 DTE2到DTE1的傳輸線路從入線1入通過邏輯信道3 從出端0出，出線0經(jīng)過邏輯信道3在B處從入端1入經(jīng)過邏輯信道6從出端0 出經(jīng)過邏輯信道3在C處從入端2入經(jīng)過邏輯信道號2在出端0出，經(jīng)過邏輯 信道號6到

16、達DTE2.因為分組交換節(jié)點線程調用分組轉發(fā)函數(shù)進行路由表的查找分組轉發(fā)函數(shù)根據(jù)分組入端的端口號和邏輯信道號，查找本分組交換節(jié)點線程的路由表，若查找到所需的路由信息(路由表數(shù)組總共有三項)，將出端的端口號和邏輯信道號 值賦給Out_port_lcn數(shù)組，函數(shù)返回真值，否則函數(shù)返回值為假。所以由上面兩條線路的傳輸情況可以知道，實現(xiàn)了分組交換分組轉發(fā)下圖8表示數(shù)據(jù)從B出端1到C入端0通過邏輯信道號6進行傳輸。因為分組交換節(jié)點線程調用分組轉發(fā)函數(shù)進行路由表的查找分組轉發(fā)函數(shù)根據(jù)分組入端 的端口號和邏輯信道號，查找本分組交換節(jié)點線程的路由表，為B出端1, C入端0過邏輯信道號6,所以返回值為真。第三章

17、實驗結果分析3.1呼叫建立的實驗結果分析本次實驗是DTE終端線程調用虛電路建立函數(shù)來完成虛電路的建立。虛電路建立函數(shù)根據(jù)分組類別標識來處理不同的消息。仿真模擬播放分別是在當 mess_flag值為0時為真時，請求建立連接成立，建立連接；當 mess_flag值為 1時為真時，為呼叫到達分組In comi ng_call，為空閑，將其置為占用狀態(tài)，入 呼叫分組成功，實現(xiàn)分組；mess_flag值為2為真時呼叫連接分組 Call_connected ，前DTE終端所連接的物理鏈路上的呼叫連接分組占用的邏輯信 道的狀態(tài)，為占用狀態(tài)，發(fā)起呼叫的連接證實，完成分組呼叫連接。3.2呼叫拆除的實驗結果分析本

18、次實驗是DTE終端線程調用虛電路建立函數(shù)來完成虛電路的建立。虛電 路建立函數(shù)根據(jù)分組類別標識來處理不同的消息。仿真模擬播放分別是 mess_flag值為4時為真DTE終端要發(fā)起虛電路連接拆除請求；mess_flag值為5時為真DTE終端所連接的物理鏈路上的清除指示分組占用的邏輯信道為占用狀 態(tài)；mess_flag值為6時為真DTE終端所連接的物理鏈路上的呼叫連接分組占用 的邏輯信道的狀態(tài)，若為占用狀態(tài)，將其置為空閑狀態(tài)，釋放鏈路資源。即分組交換呼叫拆除在有連接的情況下即邏輯信道被占用，再執(zhí)行分組交換拆除。3.3分組轉發(fā)的實驗結果分析分組轉發(fā)的三要素分別為入線出線邏輯信道號，因為交換節(jié)點線程調用

19、分 組轉發(fā)函數(shù)進行路由表的查找分組轉發(fā)函數(shù)根據(jù)分組入端的端口號和邏輯信道 號，查找本分組交換節(jié)點線程的路由表，在本次模擬觀察中，主要是觀察在傳輸過程中經(jīng)過的路由。了解分組轉發(fā)的實質。第四章實驗的代碼與仿真#i ncludepc on sta nt.h#i nclude stri ng.hexter n C _declspec(dllexport) bool setup(char * address, in t port_lc n2,DTERoutTbaleType DTERoutTbale)for(i nt i=0;iMaxPortNum;i+) for(i nt j=0;jMaxAddres

20、sNum;j+) if(DTERoutTbalei.Addressj!=0) if(!strcmp(DTERoutTbalei.Addressj,address) port_lcn0 = i;for(i nt k=0;kMaxLcnNum;k+) if(!DTERoutTbalei.lcn_statek) DTERoutTbalei.lcn_statek = true;port_lc n1 = k;return true;return false;#i ncludepc on sta nt.h#i ncludestri ng.hintexter nC_declspec(dllexport) b

21、oolclea n( char * address,port_lc n2,DTERoutTbaleType DTERoutTbale)for(i nt l=0;lMaxAddressNum;l+) if(!strcmp(DTERoutTbaleport_lcn0.Addressl,address) if(DTERoutTbaleport_lc n0.lcn_stateport_lc n 1) DTERoutTbaleport_lc n0.lcn_stateport_lcn1 = false; return true;return false;In _port_lc n,i nt#i ncludepc on sta nt.hextern C _declspec(dllexport) bool pack_switch ( int Out_port_lc n, RoutTableType Table)for(i nt i=0;i|da(a|num|L( 翠K實分單num l.(、|LCN丄doLCNLCN 0316I 160